4.6 αGalCer специфически активирует CD1diNКТ-клетками
Сложный αGalCer – синтетический гликолипид, основанный на связанных липидах, очищенных из морской губки, которой индуцировали регрессию опухоли. Танигичи и др. показали, что антиопухолевый эффект αGalCer зависит от iNКТ-клеток, что α-гликозилцерамид презентуется CD1d. Узнавание αGalCer- общая черта для мышиных и человеческих iNКТ-клеток. αGalCer связывается с очищенным CD1dбелком в бесклеточных системах, в результате αGalCer/CD1d комплекс может активировать iNКТ клеточные гибридомы. Хотя их структура напоминает таковую из других CD1-презентуемых антигенов, α-гликозилцерамид не продуцируется клетками млекопитающих или патогенных микробов. Несмотря на это возможность активировать iNКТ-клетки сделала αGalCer необходимым реагентом для изучения iNКТ.
Invivo прием αGalCer имеет глубокие иммунологические последствия, которые опосредованы CD1diNКТ-клетками; αGalCer-зависимая модуляция иммунного ответа не происходит у мышей, которые испытывают недостаток CD1d или iNКТ-клеток. Этот эффект включает активацию NК, В-клеток и Т-клеток в пределах 3-24 часов, которые детерминируются индукцией ранних маркерных клеток активации, таких как CD69 (В, Т и NК), CD80 и CD86 (В-клеток). Например, после введения αGalCeriNКТ-клетки активируют NК к продукции ИФНγ. αGalCer активированные iNКТ-клетки ингибируют дифференцировку Тх2. Распознавание iNКТ-клетками αGalCer, презентуемого ДК, ведет к CD40/CD40L-зависимой продукции ИЛ12 дендритными клетками. Таким образом, под влиянием iNКТ-клеток ДК созревают. Напротив, продукция ИЛ4 iNКТ-клетками зависит от ИЛ12. Таким образом, сложные взаимодействия и регулирующие сети обратной связи между АПК и iNКТ-клетками могут определять развитие иммунного ответа по Тх1 или Тх2-типу.
Вдобавок к этому эффекту на иммунный ответ, αGalCer оказывает влияние iNКТ-клетки непосредственно. В противоположность обычным Т-клеткам, распространения iNКТ-клеток были обнаружены после активации. Фактически после стимуляции анти-CD3 моноклональными антителами или αGalCer тяжело обнаружить iNКТ-клетки, потому что они подвергаются апоптозу [25].
Глава 5. Отличительные частоты генотипа цитокинов среди канадских аборигенов и кавказских популяций
Генетическое разнообразие, связанное с человеческим иммунным ответом, - ключевой фактор выживания индивидуумов и популяций в истории человечества. Разнообразие популяций в восприимчивости к болезням и сопротивлении было идентифицировано и связано с различиями в цитокине mRNA и уровнях экспрессии белков. Полиморфизмы в регуляторных областях генов цитокинов могут влиять на уровни транскрипции генов. Они были ассоциированы с восприимчивостью к аутоиммунным заболеваниям, таким как ревматоидный артрит, менингит и сепсис. Канадские аборигены имеют более высокую частоту полиморфизма цитокинов, что благоприятствуют низкой продукции TNFα, ИФНγ и ИЛ10 и высокой продукции ИЛ6 по сравнению с кавказским населением. Эволюция этого уникального генотипа цитокинового профиля может быть связана с адаптацией аборигенов к давлению отбора окружающей среды, в которой преобладают гельминты, паразиты и грибковые инфекции [22].
Инфекционные патогенны, такие как M. tuberculosis и RSV продолжают иметь разрушительный эффект в некоторых североамериканских популяциях. Например, в Канаде 43% из всех новых активных и рецидивных случаев туберкулеза происходят среди аборигенов, 37% случаев – среди индивидуумов иностранного происхождения и 20% - среди рожденных в Канаде, но не аборигенов. В то время как большинство изучений сфокусировано на социоэкономических различиях, небольшое внимание тратится на генетические различия, которые могут существовать среди человеческих популяций и регулировать качество иммунного ответа на данный патоген. Изучения инбредных мышей ясно демонстрируют, что генетический фон играет ключевую роль в определении качества цитокинового ответа (Тх1 против Тх2), который в свою очередь затрагивает способность хозяина уничтожать инфекционного агента.
С завершением проекта расшифровки генома человека стало очевидно, что полиморфизмы одного нуклеотида (SNPs) являются обычными и в зависимости от локализации могут затрагивать уровни транскрипции генов. В контексте иммунного ответа хозяина на инфекционного агента идентификация различий в цитокиновых SNPs профилях может иметь важные значения для сопротивления организма хозяина или восприимчивости к данному специфическому агенту. Текущее изучение описывает частоту SNPs, которая, как известно, коррелирует с дифференциальной экспрессией генов ИЛ6, ИЛ10, ТНФα, ИФНγ и ТФРβ в кавказской, канадских аборигенов и филиппинской когортах и постулирует, почему определенные цитокиновые SNPs профили могут развиваться на популяционном уровне.
В двух независимых опытах было найдено, что этнические популяции имеют статистическое различие в цитокиновых SNPs профилях. Вначале было замечено, что цитокиновые генотипы у североамериканских аборигенов и филиппинцев с ESRD имеют значительные различия по сравнению с кавказцами с конечной стадией данной почечной болезни. Во втором опыте, в который были вовлечены нормальные контрольные популяции кавказских индивидуумов и аборигенов, были подтверждены первоначальные наблюдения.
По сравнению с когортами аборигенов и филиппинцев, кавказцы поддерживают высокую частоту ТНФα и ИФНγ аллелей SNPs, чья фенотипическая экспрессия ассоциирована с увеличением продукции этих цитокинов. Противоположность кавказской когорте индивидуумы филиппинского происхождения имеют высокую частоту ИЛ6 аллели, ассоциированную с высокой продукцией данного цитокина. Аборигены поддерживают статистически высокую частоту аллеля "G" в ТНФα и поэтому имеют низкую продукцию этого цитокина по сравнению с кавказской когортой. Точно также аборигены поддерживают статистически высокую частоту аллеля "А" в ИФНγ, которая ассоциирована с низкой продукцией этого цитокина.
Кавказцы могут поддерживать Тх1 иммунный ответ, в то время как SNPs частоты в регионах промотеров цитокинов аборигенов и филиппинцев имеют тенденцию к поддержанию Тх2 иммунного ответа. Для объяснения данных генетических различий нужно учесть исторический контекст, в котором развивались популяции с их микробной средой [22].
Старая мировая кавказская популяция в течение последних 11 тысяч лет занималась охотой и собирательством. Для одних это включало одомашнивание растений и животных, оседание и последующая урбанизация. Эти изменения в пропитании и образцах поселения закончились глубокими изменениями в микробной среде Старого Света. С появлением сельского хозяйства и урбанизации так называемые "инфекции толпы" стали превалирующими, и эпидемии оспы, кори, чумы и туберкулеза распространялись по Европе [21]. С данными патогенами был связан высокий уровень смертности, что оказывало интенсивное селективное давление на популяцию. Например, учитывая высокую распространенность туберкулезной инфекции, ведущей к преждевременной смерти в Европе (примерно 18 столетие), выживали те индивидуумы, которые могли эффективно воздействовать на патоген с помощью гиперчувствительности замедленного типа. Этот тип ответа характеризовался высоким уровнем экспрессии цитокинов ТНФα и ИФНγ. Действительно, когда анти-ТНФα вводился пациентам с воспалением кишечника, то это ассоциировалось с возникновением или реактивацией туберкулеза, что подтверждает важную роль ТНФα как иммунного модулятора или нейтрализатора туберкулеза. Определенные SNPs в регионе промотера ТНФα были вовлечены в инфекционные болезни, такие как малярия.
Схожим образом ИФНγ имеет важную роль в защите организма хозяина от микобактерий, хотя продукция ИФНγ не может адекватно контролировать инфекцию без присутствия других цитокинов. До настоящего времени нет свидетельства от изучения популяций, что общие варианты в генах рецепторов к ИФНγ влияют на восприимчивость к туберкулезу. Были случаи инактивации мутаций в рецепторе к ИФНγ, которые были ассоциированы с чувствительностью к обычным непатогенным микобактериям. В пределах других цитокинов у животных моделей недавно было найдено, что экспрессия ИЛ6 макрофагами может препятствовать эффективному сдерживанию туберкулезной инфекции. При изучении кавказской популяции было замечено, что она поддерживает относительно высокую частоту SNPs цитокинов, что приводит к гиперчувствительности замедленного типа и низкому уровню экспрессии ИЛ6 по сравнению с другими когортами. Учитывая вышеупомянутую высокую распространенность туберкулеза в Европе с 1700 года до ранних 1900-х, когда была развита эффективная антимикробная терапия, можно объяснить цитокиновый SNPs профиль, наблюдаемый сегодня в кавказской популяции.
Популяции аборигенов Северной Америки испытали уникальный набор эволюционных давлений из-за их миграции через Берингов "Земной мост" (приблизительно 15-20 тысяч лет назад) и их изоляции от популяций Старого Света приблизительно с 1400 года нашей эры. Аборигены вели охотничий и собирательский образ жизни (это существовало и в Старом Свете), это способствовало диффузному расселению с низкой плотностью населения. Анализ патологий в человеческих скелетных останках древних аборигенов указывает, что паразитические грибковые инфекции и недоедания присутствовали у древних людей. Употребление сырого или недостаточно приготовленного мяса, условия жизни в зимнее время и определенные образцы поедаемых диких растений привели к тесному контакту этих людей с грибковыми инфекциями и паразитами и сделали их уязвимыми к сезонным авитаминозам. Микробная среда способствовала позитивной селекции Тх2 типа адаптивного иммунного ответа для выживания. Действительно, изучение семейств аборигенов Южной Америки во время инфекции Shistosomamansoni подтвердили защитную роль Тх2 типа цитокинов: ИЛ4, ИЛ6, ИЛ13, - в защите против паразитической инфекции. Чрезмерная экспрессия Тх2 типа цитокинов (ИЛ6, ИЛ10) индуцирует гиперактивность В-клеток, которая характерна для системной красной волчанки. Полиморфизмы в промотерах регионов ТНФα, ИФНγ, ИЛ10 и ИЛ6 ассоциированы с дифференциальными уровнями экспрессии данных цитокинов. Сохранение данных полиморфизов популяции может привести к селективному преимуществу. В контексте существующих исследовании факт, что цитокиновый SNPs профиль у канадских аборигенов искажен в сторону высокой продукции ИЛ6 и относительно низкой ТНФα, ИФНγ, поддерживая концепцию низкой распространенности M. tuberculosis в данных популяциях до контакта с европейцами.