Please wait. Loading...
 
Αποστολή σε φίλο
 
Ρύθμιση της αλλεργίας και του άσθματος από τους υποπληθυσμούς Vβ των Τ-λεμφοκυττάρων
Π. Μπακάκος, Γ. Χειλάς
ΠΕΡΙΛΗΨΗ. O ρόλος των Τ-λεμφοκυττάρων στη ρύθμιση της παραγωγής των αντισωμάτων είναι καλά τεκμηριωμένος, και τώρα πλέον αντιλαμβανόμαστε με ποιό τρόπο τα ειδικά Τ-λεμφοκύτταρα συνεργάζονται με τα ειδικά Β-λεμφοκύτταρα. Τα Τ-κύτταρα διαθέτουν πολύ ακριβή συστήματα αντιγονικής αναγνώρισης και αναγνωρίζουν τα αντιγόνα μέσω ενός υποδοχέα, του υποδοχέα των Τ-κυττάρων. Ο υποδοχέας αυτός αποτελείται από δυο αλυσίδες α- και β-. Είναι γνωστό ότι, μέσω της παραγωγής κυτταροκινών, τα Τ-λεμφοκύτταρα παίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της φλεγμονής των αεραγωγών στο βρογχικό άσθμα. Μελέτες σε πειραματόζωα και σε ανθρώπους σχετικά με τη λειτουργικότητα υποπληθυσμών Τ-λεμφοκυττάρων, όπως αυτοί καθορίζονται από τη β-αλυσίδα του υποδοχέα τους, έχουν δείξει οτι υπάρχουν λειτουργικές διαφορές μεταξύ αυτών των υποπληθυσμών. Στον ανθρώπινο οργανισμό, η ανάλυση της χρησιμοποίησης των υποπληθυσμών των Τ-λεμφοκυττάρων σε περιοχές φλεγμονής, όπως οι αεραγωγοί, μπορεί να ρίξει φως στους μηχανισμούς οι οποίοι οδηγούν στην παθογένεια της φλεγμονής. Αυτές οι μελέτες προσφέρουν περαιτέρω ενθάρρυνση σε εκείνους, που πιστεύουν στη σημασία των Τ-λεμφοκυττάρων στην παθογένεση του άσθματος και δημιουργούν νέες προοπτικές στην έρευνα της φλεγμονής και των υποκείμενων μηχανισμών της. Πνεύμων 2004, 17(2):145-149.

O ρόλος των Τ-λεμφοκυττάρων στη ρύθμιση της παραγωγής των αντισωμάτων είναι καλά τεκμηριωμένος, και τώρα πλέον αντιλαμβανόμαστε πολλά σχετικά με το πώς τα ειδικά για ένα αλλεργιογόνο Τ- λεμφοκύτταρα αλληλεπιδρούν με τα ειδικά Β-λεμφοκύτταρα, οδηγώντας στην παραγωγή της ΙgE1,2.

Πιο αναλυτικά, υπάρχουν ισχυρές ενδείξεις οτι το άσθμα χαρακτηρίζεται από αυξημένους αριθμούς ενεργοποιημένων Τ-λεμφοκυττάρων στο βρογχικό βλεννογόνο και στο βρογχοκυψελιδικό έκπλυμα(BAL)3,4. Όπως ακριβώς η IL-4 εμπλέκεται σε αλλαγή ισοτύπων προς την IgE, τα Τ-λεμ φοκύτταρα παράγουν έναν αριθμό άλλων κυτταροκινών οι οποίες εμπλέκονται στην παθογένεση της φλεγμονής των αεραγωγών.

Ειδικότερα, η IL-5 είναι μια κρίσιμη κυτταροκίνη για τη διαφοροποίηση, ενεργοποίηση και επιβίωση των ηωσινοφίλων5. Η IL-5 καθώς και η mRNA έκφρασή της αυξάνονται στους αεραγωγούς των ασθματικών6,7, ενώ η εισπνοή ανασυνδυασμένης ανθρώπειας IL-5 προκαλεί ηωσινοφιλία στα πτύελα και αυξημένη μη ειδική βρογχική υπεραντιδραστικότητα στους ασθματικούς8.

Η κυτταροκίνη των Τ-λεμφοκυττάρων ιντερφερόνη-γ (IFN-γ) αναστέλλει τις δράσεις της IL-4 στα Τ- και Β-λεμφοκύτταρα9, αλλά έχει προφλεγμονώδεις δράσεις στα μακροφάγα, ηωσινόφιλα, ενδοθηλιακά κύτταρα και σε άλλα συστατικά των αεραγωγών10-12.

Αν και η IFN-γ θεωρήθηκε πως ήταν η γνήσια αντι-αλλεργική κυτταροκίνη, και οτι η αλλεργία και το άσθμα πιθανώς να οφείλονται σε μείωση στην παραγωγή της, στην πραγματικότητα τα Τ-λεμφοκύτταρα,στο BAL ασθενών με άσθμα, έχουν μία αυξημένη ικανότητα για παραγωγή IFN-γ13 και η θεραπεία με υποδερμική ή εισπνεόμενη ανασυνδυασμένη IFN-γ δεν έχει κανένα ευεργετικό αποτέλεσμα στο κορτικοεξαρτώμενο άσθμα, αν και μειώνει την ηωσινοφιλία στο αίμα14.

Όταν μελετάμε το ρόλο των Τ-λεμφοκυττάρων στο άσθμα, είναι σημαντικό να θυμόμαστε οτι τα Τ-κύτταρα διαθέτουν πολύ ακριβή συστήματα αντιγονικής αναγνώρισης. Τα Τ-λεμφοκύτταρα αναγνωρίζουν τα αντιγόνα μέσω ενός υποδοχέα, του υποδοχέα των Τ-κυττάρων (Τ-cell receptor-TCR) ο οποίος συνεργάζεται αυστηρά με τις γ,δ,ε και ζ αλυσίδες των CD3 μορίων επιφανείας και ο οποίος λειτουργεί ως ένας μετατροπέας σήματος στο εσωτερικό των Τ-κυττάρων. Οι TCRs είναι ετεροδιμερή αποτελούμενα είτε από α/β είτε από γ/δ αλυσίδες, κάθε μία κωδικοποιημένη (όπως ακριβώς οι ανοσοσφαιρίνες στα Β-κύτταρα) από V, D, J, C {variable (V), diversity (D), joining (J), constant (C)} γονιδιακά τμήματα τα οποία υφίστανται σωματική μετάλλαξη κατά τη διάρκεια της εξέλιξης του Τ-κυττάρου15.

Οι αλυσίδες του CD3 δεν παρουσιάζουν διαφορές αμινοξέων σε διαφορετικά Τ-λεμφοκύτταρα κι έτσι δεν επηρεάζουν την ποικιλία τη σχετιζόμενη με τους TCRs. Τα Vα και Vβ γονιδιακά τμήματα μπορούν να ομαδοποιηθούν σε οικογένειες, με βάση τις ομοιότητες της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας και τα πρωτεϊνικά τους προϊόντα μπορούν να ταυτοποιηθούν με αντισώματα ειδικά γιά τις οικογένειες αυτές. Μέχρι σήμερα, 30 Vα και 24 Vβ οικογένειες έχουν ταυτοποιηθεί στον άνθρωπο. Κατά συνέπεια, η ποικιλία που παράγεται από τον τυχαίο συνδυασμό των Vα και Vβ γονιδίων επιτρέπει τη δημιουργία 720 πιθανών ζευγών. Η ποικιλομορφία που απαιτείται για την αναγνώριση της πληθώρας των αντιγόνων αυξάνεται περαιτέρω με την ευκαμψία των δεσμών μεταξύ των γονιδιακών τμημάτων και την ποικιλία της περιοχής N (δηλαδή την προσθήκη νουκλεοτιδίων που δεν ανήκουν στο γονιδίωμα στα σημεία σύνδεσης), η οποία συμβαίνει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της σωματικής μετάλλαξης. Η υπερμεταβλητότητα της V(D)J διαδικασίας οδηγεί σε μία σχεδόν αμέτρητη κλίμακα πιθανών αλληλουχιών αμινοξέων στο σημείο αναγνώρισης του αντιγόνου και συνεπώς στην ικανότητα αναγνώρισης μιας σχεδόν ατελείωτης ποικιλίας αντιγόνων. Οι TCR α και β αλυσίδες έχουν έκαστη τρία σημεία επαφής με το σύμπλεγμα αντιγόνου -πεπτιδίου μεγίστου συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (ΜΗC). Αυτές ονομάζονται περιοχές καθοριστικές της συμπληρωματικότητας (Complementarity Determining Regions-CDR) .Οι CDR1 και CDR2 περιοχές συνδέονται με τις πολυμορφικές περιοχές του μορίου MHC, ενώ η περιοχή CD3 αποτελεί το σημείο σύνδεσης του αντιγόνου. Σε γενικές γραμμές, οι CDR1 και CDR2 περιοχές προέρχονται γενετικά από τις περιοχές του τμήματος V ενώ οι CDR3 περιοχές προέρχονται από τις περιοχές σύνδεσης Vα -Jα και Vβ-Dβ-Jβ.

Η απάντηση των Τ-λεμφοκυττάρων ενός ατόμου στα αντιγόνα εξαρτάται από τους διαφορετικούς υποπληθυσμούς των Τ- κυττάρων, οι οποίοι είναι γνωστό οτι επηρεάζονται από τους απλότυπους HLA του ατόμου, αλλά και από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως η έκθεση σε αντιγόνα ή υπεραντιγόνα16. Τα αντιγόνα που έχουν πολύ περιορισμένο εύρος επιτόπων, μπορεί να αναγνωριστούν από πολύ συγκεκριμένους ΤCRs.

Σε ένα μοντέλο αλλεργικού άσθματος στα ποντίκια, βρέθηκε οτι η ανοσολογική απάντηση αλλεργιογόνο OVA (ovalbumin) εμπλέκει κυρίως Vβ8 Τ-λεμφοκύτταρα (δηλαδή Τ-λεμφοκύτταρα που εκφράζουν στον υποδοχέα τους το Vβ8 γονίδιο) και λιγότερο Vβ2 Τ-λεμφοκύτταρα17-18. Στο μοντέλο αυτό, η in vitro παραγωγή της IgE από τα Β-λεμφοκύτταρα ενεργοποιείται μόνο υπό την παρουσία των Vβ8 Τ-λεμφοκυττάρων. Αντίθετα, τα Vβ2 Τ-λεμφοκύτταρα, όχι μόνο δεν διεγείρουν, αλλά φαίνεται οτι μπορεί και να αναστείλουν την παραγωγή της IgE17. Επιπρόσθετα, παθητική μεταφορά ενεργοποιημένων Vβ8 Τ-λεμφοκυττάρων σε υγιή μη ευαισθητοποιημένα ποντίκια προκαλεί παραγωγή της ειδικής IgE in vivo18. Στο ίδιο πειραματικό μοντέλο, άλλοι ερευνητές αργότερα βρήκαν οτι θεραπεία με αντι-Vβ8 αντισώματα αναστέλλει την ηωσινοφιλική διήθηση και την υπεραντιδραστικότητα των αεραγωγών19. Τα ευρήματα αυτών των μελετών δείχνουν το σημαντικό ρόλο των Vβ8 Τ-λεμφοκυττάρων στη σύνθεση της IgE στα ποντίκια και επιβεβαιώνουν τη σημασία των Τ-λεμφοκυττάρων στην αλλαγή ισοτύπου προς την IgE. Ωστόσο, δημιουργείται εύλογα το ερώτημα γιατί Τ-λεμφοκύτταρα που αναγνωρίζουν διαφορετικούς επίτοπους του ιδίου μορίου διαφέρουν στην ικανότητά τους να ελέγχουν την παραγωγή της IgE. Μια πιθανή εξήγηση είναι οτι η διαφοροποίηση των Τ-λεμφοκυττάρων, ανάλογα με τον υποπληθυσμό που ανήκουν, μπορεί να ευνοεί την εμφάνιση Th2 φαινοτύπου. Υπέρ αυτής της άποψης συνηγορεί το γεγονός οτι τα Vβ8 Τ-λεμφοκύτταρα βρέθηκε να παράγουν περισσότερη IL-4 και λιγότερη IFN-γ συγκριτικά με τα Vβ2 Τ-λεμφοκύτταρα20.

Στον ανθρώπινο οργανισμό, η ανάλυση της χρησιμοποίησης των οικογενειών των TCRs σε περιοχές φλεγμονής, όπως οι αεραγωγοί, μπορεί να ρίξει φως στους μηχανισμούς οι οποίοι οδηγούν στο σχηματισμό των διαφορετικών υποπληθυσμών των Τ-κυττάρων21. Στο περιφερικό αίμα, το ρεπερτόριο των TCRs, μέσα σε μία δεδομένη Vβ οικογένεια, είναι πρακτικά πάντοτε πολυκλωνικό, αλλά μονοκλωνικοί Τ-πληθυσμοί έχουν ταυτοποιηθεί στους αεραγωγούς τόσο σε υγιείς όσο και σε ασθενείς22-26. Αυτό το είδος της ανάλυσης μας επέτρεψε να ανιχνεύσουμε κλωνική ανάπτυξη Τ-λεμφοκυττάρων στους αεραγωγούς στη σαρκοείδωση22,23, στην εξωγενή αλλεργική κυψελιδίτιδα25,26 και στο άσθμα. Η κλωνική αυτή ανάπτυξη μπορεί επίσης να καθορίσει εάν η ενεργοποίηση των Τ-κυττάρων που παρατηρείται στους ασθματικούς αεραγωγούς είναι ένα ειδικό ή μη ειδικό φαινόμενο. Είναι ενδιαφέρον οτι η πρόκληση με αντιγόνο στους ανθρώπινους αεραγωγούς μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση νέων κλωνικών υποπληθυσμών Τ-λεμφοκυττάρων που δεν είναι παρόντες αρχικώς και δεν διαπιστώνονται μετά από πρόκληση με φυσιολογικό ορό26. Σε άλλη μελέτη, βρέθηκε οτι ασθματικοί ασθενείς με σοβαρό μη ελεγχόμενο άσθμα, εμφανίζουν στο βρογχοκυψελιδικό τους έκπλυμα (BAL) αυξημένο αριθμό Vβ8 Τ-λεμφοκυττάρων, σε σύγκριση με ήπιους ασθματικούς και υγιείς27. Τέλος, σε ήπιους ασθματικούς βρέθηκε οτι υποπληθυσμοί Τ-λεμφοκυττάρων που καθορίζονται από διαφορετικά Vβ γονίδια (εκφράζουν διαφορετική β-αλυσίδα στον υποδοχέα τους) στο BAL, εμφανίζουν διαφορές στην ικανότητα τους να παράγουν Th1 ή Τη2 κυτταροκίνες28.

Αυτές οι μελέτες προσφέρουν περαιτέρω ενθάρρυνση σε εκείνους που πιστεύουν στη σημασία των Τ-λεμφοκυττάρων στην παθογένεση του άσθματος και υποστηρίζουν την άποψη οτι θα έπρεπε να στοχεύουμε περισσότερο στη λειτουργία των Τ-κυττάρων και των προ-ασθματικών κυτταροκινών, όπως η IL-5, παρά στους μηχανισμούς που εμπλέκονται στην ατοπική ευαισθητοποίηση, όπως η IL-4 και η IgE. Η περιορισμένη χρήση των γονιδίων της TCR V περιοχής, προκειμένου να αναγνωρίσουμε συγκεκριμένους επιτόπoυς, μπορεί επίσης να επιτρέψει την εφαρμογή μεμονωμένων στρατηγικών ειδικής ανοσοπαρέμβασης για τις αλλεργίες εκείνες στις οποίες εμπλέκεται ένας περιορισμένος αριθμός αντιγόνων.

Ένα παράδειγμα της δυναμικής αυτής της προσέγγισης είναι το μοντέλο της βασικής πρωτεΐνης της μυελίνης (Myelin Basic Protein-ΜΒΡ) που προκαλεί πειραματική αλλεργική εγκεφαλομυελίτιδα (ΕΑΕ) στα ποντίκια. Η νόσος αυτή θεωρείται οτι αποτελεί παράδειγμα αυτοάνοσης νόσου που υποκινείται από τα Τ-λεμφοκύτταρα και έχει αξιοσημείωτες ομοιότητες στην παθολογοανατομία της με την πολλαπλή σκλήρυνση στον άνθρωπο. Η κύρια Τ-κυτταρική απάντηση στην ΜΒΡ περιλαμβάνει κύτταρα που εκφράζουν είτε το Vβ8 ή το Vβ13 γονιδιακό τμήμα και έχει αποδειχθεί οτι η θεραπεία με ένα συνδυασμό αντι-Vβ8 και αντι-Vβ13 αντισωμάτων μπορεί ταυτοχρόνως να προλάβει ή να θεραπεύσει την ΕΑΕ29. Οι θεραπευτικές στρατηγικές, που θα χρησιμοποιούσαν αντιιδιοτυπικά αντισώματα ή αντισώματα ειδικά έναντι κάποιας οικογένειας TCR, θα μπορούσαν να έχουν το θεωρητικό πλεονέκτημα οτι καταστρέφουν μόνο πολύ ειδικά υποσύνολα Τ-κυττάρων, σε αντίθεση με στρατηγικές που κατευθύνονται έναντι στο CD4 ή άλλους περισσότερο ευρέως εκφρασμένους δείκτες επιφανείας. Παρόλα αυτά, αυτή η προσέγγιση περιορίζεται από την ανάγκη να παραχθούν αντι-Vβ ή αντι-ιδιοτυπικά αντισώματα που θα μπορούν να αντιδράσουν με τα σχετικά Τ-λεμφοκύτταρα ατόμων με διαφορετικούς MHC απλότυπους καθότι, όπως ήδη αναφέρθηκε, το αντιγόνο δεν αναγνωρίζεται από το Τ-λεμφοκύτταρο μόνο του, αλλά ως σύμπλεγμα με το μόριο του μεγίστου συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (MHC).

 

 

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  1.  Grabstein KH, Maliszewski CR, Shanebeck K et al. The regulation of T-cell-dependent antibody formation in vitro by CD40 ligand and IL-2. J Immunol 1993; 150:3141-7.

  2.  Punnonen J,Aversa G, Cocks BG, De Vries JE. Role of IL-4 and IL-13 in synthesis of IgE and expression of CD23 by human B-cells. Allergy 1994; 49:576-86.

  3.  Robinson DS, Bentley AM, Hartnell A, Kay AB, Durham SR. Activated memory T helper cells in bronchoalveolar lavage fluid from patients with atopic asthma:relation to asthma symptoms, lung function and bronchial responsiveness. Thorax 1993; 48:26-32.

  4.  Wilson JW, Djukanovic R, Howarth PH, Holgate ST. Lymphocyte activation in bronchoalveolar lavage and peripheral blood in atopic asthma. Am Rev Respir Dis 1992; 145:958-60.

  5.  Sanderson CJ, Campbell HD, Young IG. Molecular and cellular biology of eosinophil differentiation factor (interleukin-5) and its effect on human and mouse B cells. Immunol Rev 1988; 102:2:50.

  6.  Hamid Q, Azzawi M, Ying S et al. Expression of mRNA for interleukin-5 in mucosal bronchial biopsies from asthma. J Clin Invest 1991; 87:1541-6.

  7.  Sur S, Gleich GJ, Swanson MC, Bartemes KR, Broide DH. Eosinophilic inflammation is associated with elevation of interleukin-5 in the airways of patients with spontaneous symptomatic asthma. J Allergy Clin Immunol 1995; 96:661-8.

  8.  Shi H-Z, Xiao C-Q, Zhong D et al. Effect of inhaled IL-5 on airway hyperreactivity and eosinophilia in asthmatics. Am J Respir Crit Care Med 1998; 157:204-9.

  9.  Maggi E, Parronchi P, Manetti R et al. Reciprocal regulatory effects of IFN-y and IL-4 on the in vitro development of human Th1 and Th2 clones. J Immunol 1992; 148:2142-7.

10.  Schreiber RD, Celada A, Buchmeier N. The role of interferon-gamma in the induction of activated macrophages. Ann Inst Pasteur Immunol 1986; 148:2142-7.

11.  Valerius T, Repp R, Kalden JR, Platzer E. Effect of interferon on human eosinophils in comparison with other cytokines. J Immunol 1990; 145:2950-8.

12.  Thornhill MH, Wellicome SM, Mahiousz DL et al. Tumor necrosis factor combines with IL-4 or IFN-gamma to seletivety enhance endothelial cell adhesiveness for T cells. The contribution of vascular cell adhesion molecule-1-dependent and -indepepent binding mechanisms. J Immunol 1991; 146:592-8.

13.  Krug N, Madden J, Redington AE et al. T-cell cytokine profile evaluated at the single cell level in BAL and blood in allergic asthma.Am J Respir Crit Care Med 1996; 14:319-26.

14.  Boguniewicz M, Schneider LC, Milgron H et al. Treatment of steroid-dependent asthma with recombinant interferon-gamma. Clin Exp Allergy 1993; 23:785-90.

15.  Alt FW, Oltz EM, Young F et al. VDJ recombination. Immunol Today 1992; 13:306-14.

16.  Akolkar PN, Gulwani-Akolkar B, Pergolizzi R, Bigler RD, Silver J. Influence of HLA genes on T cell receptor V segment frequencies and expression levels in peripheral blood lymphocytes. J Immunol 1993; 150:2761-73.

17.  Renz H, Bradley KL, Marrack P, Gelfand EW. T cells expressing variable elements of T-cell receptor β8 and β2 chain regulate murine IgE production. Proc Natl Acad Sci USA 1992; 89:6438-42.

18.  Renz H, Bradley KL, Saloga J et al. T cells expressing specific Vβ elements regulate immunoglobulin E production and airways responsiveness in vivo. J Exp Med 1993; 177:1175-80.

19.  Hofstra CL, Van Ark I, Savelkoul HFJ et al. Vβ8 T lymphocytes are essential in the regulation of airway hyperresponsiveness and bronchoalveolar eosinophilia but not in allergen-specific IgE in a murine model of allergic asthma. Cli Exp Allergy 1998; 28:1571-80.

20.  Renz H, Bradley K, Gelfand EW. Production of IL-4 and IFN-γ by TCR-Vβ-expressing T-cell subsets in allergen-sensitized mice. Am J Respir Cell Mol Biol 1996; 14:36-43.

21.  Pannetier C, Even J, Kourisky P. T-cell repertoire diversity and clonal expansions in normal and clinical samples. Immunol Today 1995; 16:176-81.

22.  Grunewald J, Janson CH, Eklund A et al. Restricted Valpha 2.3 gene usage by CD4 T lymphocytes in bronchoalveolar lavage fluid from sarcoidosis patients correlates with HLA-DR3. Eur J Immunol 1992; 22:129-33.

23.  Trentin L, Zambello R, Facco M et al. Selection of T-lymphocytes bearing limited TCR-Vβ regions in the lung of hypersensitivity pneumonitis and sarcoidosis. Am J Respir Crit Care Med 1997; 155:587-96.

24.  Wahlstrom J, Berlin M, Lundgren R et al. Lung and blood T-cell receptor repertoire in extrinsic allergic alveolitis. Eur Respir J 1997; 10:772-7.

25.  Gelder CM, Peters MJ, O'Connor BJ et al. Restriction of endobronchial T-cell Vα gene usage in atopic asthma. Thorax 1993; 48:458P.

26.  Dasmahaparta J, Hodges E, Smith JL et al. T-cell receptor Vβ gene usage in bronchoalveolar lavage and peripheral blood T-cells from asthmatic and normal subjects. Clin Exp Immunol 1998; 112: 363-374.

27.  Hauk PJ, Wenzel SE, Trumble AE, Szefler SJ, Leung DY. Increased T-cell receptor V beta 8+ T cells in bronchoalveolar lavage fluid of subjects with poorly controlled asthma: a potential role for microbial superantigens. J Allergy Clin Immunol 1999; 104:37-45.

28.  Bakakos P, Pickard C, Smith JL, Frew AJ. TCR usage and cytokine expression in blood and BAL T cells. Clin Exp Immunol 2002; 128:295-301.

29.  Zaller DM, Osman G, Kanagawa O, Hood L. Prevention and treatment of murine experimental allergic encephalomyelitis with T cell receptor Vβ-specific antibodies. J Exp Med 1990; 171:1943-1955.

© 2011 PNEUMON Magazine, Hellenic Bronchologic Society.
Developed by LogicONE Logo LogicONE