efectele Multiple ale axei CD40–CD40L în imunitatea împotriva infecției și cancerului

Introducere

CD8+ răspunsurile limfocitelor T citotoxice (CTL) joacă un rol critic în imunitatea împotriva infecției și cancerului.1 sunt necesare trei semnale moleculare cheie pentru a genera răspunsuri CTL eficiente. Semnalul 1 este livrat atunci când receptorul de celule T specific antigenului (TCR) se leagă de complexul major de histocompatibilitate încărcat cu peptide (MHC) pe celulele prezentatoare de antigen (APC) și semnalul 2 este generat prin angajarea moleculelor costimulatoare, și anume B7-1 (CD80)/B7-2 (CD86) și CD28 (de exemplu, CD28 cu celule T/APC CD80).1 ca urmare a interacțiunilor AG-specifice celulelor T-APC, se formează o sinapsă imunologică care cuprinde un grup central de complexe TCR–MHC–peptide și interacțiuni CD28–CD80 înconjurate de inele de molecule accesorii angajate (de exemplu, LFA-1–CD54 complexat).1-3 al treilea semnal este secreția de citokine, care sporesc, modifică și înclină în continuare CTL-urile efectoare care răspund.4,5 dacă semnalul 1 este generat în absența semnalului 2, atunci acesta face toleranță în loc de imunitate.6 astfel, costimularea sau angajarea eficientă a diferitelor molecule de suprafață pe APC și celulele T este importantă pentru a declanșa răspunsuri imune eficiente.

moleculele Costimulatoare sunt în general împărțite în două grupe: grupul familial CD28/B7 și grupul familial al factorului de necroză tumorală (TNF)/receptorului factorului de necroză tumorală (TNFR). CD28 este un receptor de suprafață al celulelor T care se leagă de moleculele costimulatoare B7-1 (CD80) și B7-2 (CD86) pe APC-uri, cum ar fi celulele dendritice (DCs) și macrofage, și este implicat în declanșarea răspunsurilor imune mediate de celule.7 molecula inhibitoare a familiei CD28 este antigenul limfocitelor T citotoxice 4 (CTLA-4). CD28 și CTLA-4 sunt doi receptori care recunosc aceiași liganzi (molecule B7), dar au efecte funcționale opuse asupra activării celulelor T.8 CD40 este membru al familiei TNFR, care include OX40 (CD134), 4-1BB (CD137) și CD27.9 OX40 este exprimat pe celulele T activate, în timp ce partenerul său de ligand OX40L este situat pe APC-uri.10 4-1BB (CD137) este exprimat pe celulele B, macrofage și DCs, în timp ce ligandul său 4-1bbl este exprimat pe DCs și macrofage.11 ligandul pentru CD27, CD70, se găsește și pe APC-uri.12 membrii familiei TNF / TNFR sunt induși în ore până la zile după implicarea TCR și implică etape ulterioare ale activării celulelor T.13 în această revizuire, ne concentrăm pe implicarea CD40-CD40L în licențierea DCs, promovarea memoriei celulelor T și transformarea epuizării CTL în infecția cronică.

receptorul CD40 și ligandul său CD40L (CD154) aparțin familiei TNF:TNFR. CD40 a fost identificat inițial ca un marker de suprafață pe celulele carcinomului vezicii urinare și celulele B.14 mai târziu, CD40 a fost găsit pentru a exprima pe celulele B, macrofage și DCs, precum și multe celule nonimune. Semnalizarea CD40-CD40L în celulele B este importantă pentru generarea de celule plasmatice de lungă durată și celule B de memorie, precum și pentru supraviețuirea lor. Aici, ne concentrăm pe rolul semnalizării CD40-CD40L în imunitatea celulelor T. CD40L este un ligand natural pentru CD40 și o glicoproteină cu membrană de tip II, 39-kDa. După interacțiunea CD40-CD40L pe suprafața celulei; semnalizarea intracelulară este facilitată de recrutarea factorilor asociați TNFR (TRAFs) în membrana interioară a celulelor, ceea ce duce la activarea diferitelor căi, cum ar fi calea kB a factorului nuclear canonic și necanonic, proteine kinaze activate de mitogen, fosfatidilinozitol-3 kinază (PI3K) și calea CY a fosfolipazei.15 CD40-CD40L este o pereche de molecule costimulatoare, iar interacțiunea lor este necesară pentru răspunsurile imune adaptive de succes. Există o multitudine de rapoarte care sugerează importanța interacțiunii CD40–CD40L în răspunsurile imune, în principal în dezvoltarea CD8+ CTLs. Două modele au fost propuse de laboratoare diferite în ceea ce privește semnalizarea CD40 în răspunsurile CTL.16 Primul model sugerează că stimulii de la CD40L de celule CD4+ T helper (Th) la DCS care exprimă CD40 sunt esențiali pentru maturarea DC (licențiere) și, la rândul lor, DCS licențiat poate declanșa răspunsuri CTL eficiente.16 cu toate acestea, cerința pentru CD40 în licențierea DC poate fi ocolită de răspunsurile inflamatorii la agenții patogeni care activează direct APC-urile.17 al doilea model sugerează că celulele T cd40l care exprimă CD4 + activează direct celulele T CD40 care exprimă CD8+, 18 prezicând că răspunsurile CTL la toți antigenii necesită semnalizarea CD40 pe celulele T CD8+. În total, rolurile importante pentru interacțiunea CD40-CD40L dau naștere la multe evenimente imune, ceea ce este foarte important pentru apărarea gazdei împotriva agenților patogeni și a cancerului.

semnalizarea CD40 pe DCs pentru licențierea DC

răspunsurile imune la antigenele dependente de celulele T helper necesită ajutor CD4+ T-cell.19 DCs nu poate primi na celule CD8+ t la șoareci knockout MHC II (deficit de CD4+ T). S-a demonstrat că celulele T CD4+ oferă ajutor prin angajarea CD40L20 cu CD40 pe DCs și licența DCs pentru a le face un stimulator puternic al răspunsului imun.19,21,22 mai târziu, s-a sugerat că DCs licențiat mediază răspunsurile celulelor T CD8+ prin îmbunătățirea expresiei moleculelor B7 și a secreției de citokine precum interleukina 12 (IL-12) care promovează diferențierea celulelor T.21 mai mult, interacțiunea CD40-CD40L determină, de asemenea, o expresie crescută a moleculelor MHC, costimulatoare și de adeziune și are ca rezultat o inducție îmbunătățită a chemokinelor și citokinelor proinflamatorii în DCs.23 astfel, activarea DCs prin semnalul CD40-CD40L oferă „ajutorul pentru celulele T CD4+” necesar pentru împuternicirea DCs pentru a încrucișa celulele T na.24 dar Enigma a fost modul în care aceste trei tipuri de celule, care sunt rare și migratoare, prezente în aceeași locație pentru a interacționa între ele. Mai mult, există mai multe rapoarte care au furnizat rezultate incongruente conform cărora celulele T CD4+ pot activa APC-urile printr-o cale independentă de CD40.25,26 cu toate acestea, s-a sugerat că atunci când DC-urile sunt activate de celulele T înrudite CD4+, DC-urile încep să secrete chemokine CCL3 și CCL4.27 chemokine ghidează interacțiunea înrudită a celulelor T CD8 + care exprimă CCR5 cu DCs licențiat, ducând la declanșarea răspunsurilor CTL puternice prin interacțiuni cu trei celule.27 laboratorul nostru a furnizat anterior dovezi in vivo pentru un model dinamic de interacțiune cu trei celule pentru răspunsurile CTL, în care odată ce DC–urile sunt licențiate de interacțiunile cu celule T DC-CD4+, DC–urile licențiate nu necesită prezența simultană a celulelor T CD4+ înrudite, 16 ceea ce este în contrast cu studiul anterior care sugerează cerința absolută a clusterelor ternare DC–CD4+ T-CD8+ t pentru răspunsurile CTL.18 cu toate acestea, nu s–a stabilit dacă interacțiunea CD40-CD40L induce DCs să secrete chemokine CCL3 și CCL4. Mai mult, nu s–a știut dacă DCs licențiat prin interacțiunea CD40-CD40L necesită expresia CCR5 de către celulele T CD8+ pentru a induce răspunsuri CTL.

semnalizarea CD40 pe celulele T CD8+ pentru memoria celulelor T

CD40 este exprimată nu numai pe APC-uri precum celulele B și DCs, ci și pe celulele T CD8+ activate.23 Cu toate acestea, nu a fost clar care populație celulară joacă un rol critic în furnizarea semnalizării CD40 pentru răspunsurile CTL. Bourgeois și colab au demonstrat că generarea de memorie CD8 + celule T implică exprimarea CD40 pe CD8 + celule T, dar necesită CD4+ celule T ajutor prin CD40-cd40l interacțiune pentru formarea DC–CD4+ T–CD8+ t cluster ternar.18 autori au sugerat în continuare că o astfel de interacțiune CD4–CD8 cu celule T pentru semnalizarea CD40-CD40L a necesitat absolut interacțiuni DCs și trei celule, dar activarea celulelor T CD8+ a fost independentă de expresia CD40 de către DCs.18 într-un model de boală infecțioasă, un studiu anterior a raportat expresia CD40L pe DCs și a sugerat că DCS care exprimă CD40L ar putea furniza semnalizare CD40–CD40L pe celulele T CD8+ pentru inducerea răspunsurilor CTL fără a necesita celule T CD4+.28 Trogocitoza intercelulară (un fenomen nou în imunologia celulară) care este schimbul de molecule de membrană între celulele imune, cum ar fi DCs și celulele T prin 1) internalizarea și reciclarea moleculelor în sinapsă formată între DCs și celulele T, 2) procesul asociat disocierii, 3) absorbția EXOZOMILOR eliberați de DC (EXOs) de către celulele T și 4) absorbția nanotubului cu membrană DC de către celulele T a fost găsită pentru a juca un rol important în modularea răspunsurilor imune (Figura 1).29 anterior, am propus un model dinamic de interacțiune cu două celule pentru inducerea răspunsurilor CTL.30 conform acestui model propus, celulele T ajutătoare CD4 + atunci când sunt activate de DCs dobândesc nu numai moleculele MHC clasa II și moleculele costimulatoare compuse din sinapsă (CD54 și CD80), ci și pMHC-I din APC printr-un proces numit internalizare și reciclare a moleculelor în sinapsă formate între DCs și celulele T (Figura 1),31 și devin APC CD4+ T-helper (Th-APC) care pot stimula direct proliferarea CD8+ CTL și formarea memoriei (Figura 1).2,3 am demonstrat că TH-APC-urile se pot forma și prin absorbția EXO eliberată de DC (Figura 1).32,33 am arătat că celulele T nespecifice CD4 + pot absorbi EXOS cu eliberare DC specifică antigenului și sunt capabile să stimuleze răspunsurile CD8+ CTL specifice antigenului și memoria celulelor T pe termen lung.32 mai târziu, laboratorul nostru a furnizat dovezi in vivo pentru interacțiunile directe CD4+ celule T-CD8+ celule T și a demonstrat că astfel de interacțiuni nu necesită prezența simultană a DCs.16 folosind imagistica cu doi fotoni, am furnizat în continuare dovezi clare că celulele T CD4+ achiziționate de pMHC-I pot interacționa direct cu celulele T CD8+ pentru a furniza semnal CD40L in vivo.16 Un studiu recent al unui alt grup a furnizat, de asemenea, date imagistice cu doi fotoni care au susținut puternic descoperirea interacțiunilor directe CD4+ T-cell-CD8+ T–cell.34 într-un model de infecție, Johnson și colab au arătat că DCS splenic murin a exprimat CD40L după infecția virală sau stimularea receptorului asemănător taxei, care a declanșat răspunsurile CTL prin semnalizarea CD40 pe celulele T CD8+.28 studiul nostru a demonstrat anterior că CD40L pe celulele T CD4 + este crucial pentru o semnalizare directă CD40 pe celulele T CD8+ care duce la un răspuns CTL eficient în condiții neinflamatorii.16 am raportat în continuare că complexele pMHC-I-dobândite CD4+ Th-APC prin semnalizarea lor endogenă IL-2 și CD40L sporesc supraviețuirea CTL-urilor transferate și diferențierea lor în CTL-uri de memorie funcțională capabile să protejeze împotriva provocării tumorale extrem de metastazante.35 aceste constatări16, 21, 28, 33 sugerează cu tărie că semnalizarea CD40–CD40L este esențială pentru un răspuns CTL eficient și că consecințele semnalizării CD40 sunt complicate și depind de tipul de celule care exprimă CD40 și de mediul în care este furnizat semnalul CD40.

Figura 1 interacțiuni CD40-CD40L la celula DC – T și interfața celulei T-T. Note: dc-ul de amorsare încrucișată interacționează mai întâi cu CD4+ T specific antigenului pentru primul pas crucial în răspunsurile CTL dependente de CD40-CD40L prin pMHC–II și TCR (semnalul 1), CD80-CD28 (semnalul 2) și citokină (semnalul 3). Cd40l-exprimarea CD4 + T interacționează cu CD40-exprimarea DC purtătoare de antigen, iar astfel de interacțiuni DC–CD4+ T au ca rezultat licențierea DC și activarea celulelor T CD4+ (amorsare). CD8+ CTL–urile înrudite pot primi apoi semnale de ajutor sau stimulatoare, nu numai de la clusterele DC–CD4+ T, ci și separat de celulele DCs și CD4+ T licențiate complet, chiar și după disocierea lor de clusterele DC-CD4+ T. Celulele T ajutătoare CD4 + atunci când sunt activate de DCs dobândesc nu numai moleculele MHC clasa II și costimulatoare compuse din sinapsă (CD54 și CD80), ci și pMHC-i din DC prin TROGOCITOZĂ (internalizare, disociere-asociere, absorbția exozomilor sau nanotuburi cu membrană) și devin CD4+ Th–APC, rezultând interacțiuni directe CD4+ T-CD8+ celule T și ulterior livrarea semnalizării CD40L către celulele T CD40 care exprimă CD8+. abrevieri: APC, celulă prezentatoare de antigen; CTL, limfocite T citotoxice; DC, celulă dendritică; IL – 2, interleukină 2; pMHC, complex de histocompatibilitate majoră peptidică; TCR, receptor de celule T; Th-APC, T-helper APC.

contracararea tolerării DC prin semnalizarea CD40

subseturi de DCs care prezintă semnalul 1 (de exemplu, complexul peptid antigen–MHC), dar nu semnalul 2 (semnal costimulator) sunt definite ca DCs „imature” sau „tolerogene” care pot induce dezvoltarea celulelor T reglatoare CD4+ sau CD8+ și anergia celulelor T specifice antigenului.Ligatura 36 CD40 a fost utilizată pentru a stimula răspunsurile celulelor T CD8+ la tumori și pentru a rupe auto-toleranța periferică.37 brossart și colab au raportat generarea de Cd83-pozitiv DCS Matur, inducerea RelB localizat nuclear și inhibarea reglării ascendente a IL-10R prin semnalizarea cd40l solubilă,38 indicând faptul că ligarea CD40 poate antagoniza inhibarea mediată de IL-10 asupra funcției DC. Mai târziu, Gurung și colab.au raportat că injectarea celulelor T apoptotice na cd40l-negative, dar nu și celulele T apoptotice CD4+ activate care exprimă CD40L a indus toleranța imună și, de asemenea, au demonstrat că injectarea concomitentă a unui agonist anti-CD40 Ab cu celule T apoptotice na, a indus o imunitate robustă.39 Higham și colab au raportat că livrarea locală a celulelor T CD8 + T reactive tumorale proiectate pentru a exprima CD40L convertite DCS tolerogene în ganglionii limfatici care drenează prostata.40 aceste constatări indică faptul că semnalul CD40L cu celule T poate converti toleranța DC. Laboratorul nostru a demonstrat anterior că DC-urile tolerogene CD4-8-splenice au fost capabile să stimuleze răspunsurile celulelor T de reglare supresivă de tip 1 CD4 + prin transformarea secreției beta a factorului de creștere.41 recent, am constatat că CD40 tratat cu anticorpi CD4-8-DCs a exprimat o cantitate mai mare de I-Ab, CD54, CD40, CD80 și CD86 și au fost capabili să stimuleze răspunsurile CD4+ Th1 și CD8+ CTL care duc la inducerea imunității antitumorale, indicând faptul că ligarea CD40 convertește eficient CD4−8− DCS tolerogen în cele imunogene.42 aceste date evidențiază importanța semnalizării CD40 în abordarea problemei DCs tolerogene.

conversia epuizării CD8+ CTL prin semnalizarea CD40

epuizarea celulelor T este una dintre problemele majore care duc la controlul ineficient al virusului la pacienții cu imunodeficiență umană.43 epuizarea CD8 + CTL mediată de o cale programată de moarte celulară ligand-1 (PD-L1) apare în mai multe infecții cronice, ducând la eliminarea ineficientă a virusului.44 blocarea proteinei-1 (PD-1) moarte celulară programată a fost găsită pentru a restabili funcția celulelor T CD8+ epuizate în timpul infecției cronice.43 importanța semnalizării induse de CD40L în contextul blocadei PD-1 pentru salvarea epuizării CTL a fost propusă anterior de Bhadra și colab.într-un model Toxoplasma.45 de autori au raportat că blocarea căii CD40-CD40L a abrogat efectele ameliorative ale tratamentului anti-PD-L1 asupra celulelor T CD8+ epuizate și a identificat CD40 ca fiind una dintre moleculele dintr-un panou de molecule costimulatoare, care a fost foarte reglat pe celulele T CD8+ la șoarecii infectați cronic.45 Isogawa și colab au constatat, de asemenea, că activarea mediată de CD40 a DCs mieloid ar putea salva epuizarea CTL a celulelor T CD8+ inhibate de PD-1.46 am generat anterior un nou vaccin pe bază de celule T (OVA-Texo) specific OVA-Texo care exprimă CD40L și am demonstrat că vaccinul OVA-Texo a stimulat răspunsurile CTL puternice și memoria celulelor T.47 am dezvoltat mai devreme un model de infecție cronică la șoarece prin infecția șoarecilor cu adenovirus care exprimă ovule, în care CTL-urile specifice ovulelor au exprimat PD-1 și gena de activare a limfocitelor-3 (LAG-3) care au fost epuizate funcțional.48 am demonstrat în continuare că vaccinul OVA-Texo poate converti epuizarea CTL prin semnalizarea CD40L prin activarea căii PI3K/AKT/mTORC1.48 am arătat recent în modelul nostru de infecție cronică că semnalizarea CD40 mediată de anticorpi agoniști CD40L sinergizează, de asemenea, cu blocada PD-1 în salvarea CTL-urilor epuizate.49 aceste studii indică în mod clar că semnalizarea CD40 este foarte importantă pentru Conversia epuizării CTL în infecția cronică.

perspectivă

este larg acceptat faptul că moleculele costimulatoare joacă un rol crucial în imunitate și autoimunitate. Printre mai multe molecule costimulatoare, CD40, un stimulator puternic al sistemului imunitar, a fost studiat pe larg pentru contribuția sa la orchestrarea imunității protectoare. Când CD40 se leagă de CD40L, recrutează TRAF1 la TRAF6 la domeniile sale citoplasmatice, iar TRAF6 pare să fie predominant în conducerea semnalizării mediate de CD40.21 un rol esențial pentru semnalizarea CD40–CD40L pe celulele T CD8 + în dezvoltarea CTL a memoriei este bine stabilit. Progresele recente în imunologie sugerează că căile metabolice joacă roluri critice în controlul imunității celulelor T.50 s-a demonstrat anterior că celulele T efectoare necesită proliferarea glicolizei, în timp ce celulele T de memorie depind de metabolismul acizilor grași pentru supraviețuirea pe termen lung. Având în vedere că deficiența TRAF6 în celulele T CD8+ le face defecte în metabolismul acizilor grași51 și că TRAF6 este o moleculă critică în căile de semnalizare din aval induse de CD40,21 va fi interesant să investigăm rolul semnalizării CD40 în comutarea metabolismului efector al celulelor T de la glicoliză la oxidarea acizilor grași pentru dezvoltarea celulelor T de memorie. În infecția cronică, CTL-urile epuizate au exprimat nu numai PD-1,43, ci și alți receptori inhibitori, cum ar fi LAG-3, Celulele T Ig-3 (Tim-3) și TIGIT.52 a fost demonstrat un efect sporit asupra conversiei epuizării CTL printr-un tratament combinațional cu antagoniști (blocade pentru blocarea inhibării) pentru diferite molecule inhibitoare, cum ar fi PD-1, LAG-3 și Tim-3.53 studiile Noastre49 și cele ale altora45, 46 au demonstrat, de asemenea, că semnalizarea CD40 (moleculă costimulatoare pentru stimulare) este crucială pentru Conversia epuizării CTL și poate sinergiza cu tratamentul anti-PD1 în salvarea CTLs epuizate în infecția cronică. Astfel, va fi interesant să se exploateze un efect potențial sinergic al agonistului CD40 cu tratamentul antagonist împotriva altor molecule inhibitoare precum LAG-3, Tim-3 și TIGIT ca terapie combinată în conversia epuizării CTL în infecția cronică (Figura 2).

Figura 2 Terapia combinată pentru salvarea epuizării CTL. Note: conversia epuizării CTL printr-un tratament combinațional cu antagoniști pentru diferite molecule inhibitoare, cum ar fi PD-1, LAG-3 și Tim-3, pentru a bloca și agonistul CD40 pentru stimulare. abrevieri: CTL, limfocite T citotoxice; LAG-3, gena de activare a limfocitelor-3; PD-1, proteina de moarte celulară programată-1; Tim-3, celula T Ig-3.

recunoaștere

acest studiu a fost susținut de fonduri de cercetare de la Institutul Canadian de cercetare în sănătate (PJT163314).

dezvăluire

autorii nu raportează niciun conflict de interese în această lucrare.