Tolerancja transplantacyjna

Tolerancja
transplantacyjna
Grażyna Korczak-Kowalska
Zakład Immunologii Klinicznej
Instytut Transplantologii, Warszawski Uniwersytet Medyczny
Darrell J., et al., Transfusion. 2001, 41 : 419-430.
Darrell J., et al., Transfusion. 2001, 41 : 419-430.
B
Przeszczep
INF-γ
antygen
APC
Th
IL-2
THh
Th
Tc
NK
Th
Th
Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.
Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006..
Aktywacja
Tolerancja
http://users.path.ox.ac.uk/~scobbold/tig/tolg2.html
Główne czynniki decydujące o aktywacji bądź tolerancji
• Typ
komórki prezentującej antygen
• Dostępność sygnałów kostymulujących
• Środowisko – obecność cytokin prozapalnych lub przeciwzapalnych
• Liczba limfocytów rozpoznających antygen
• Powinowactwo receptora do antygenu
• Stężenie antygenu
• Stadium różnicowania limfocytu
Tolerancja immunologiczna
1. układ odpornościowy nie rozwija odpowiedzi immunologicznej tylko na
określony antygen (y)
2. odpowiedź immunologiczna na inne antygeny pozostaje prawidłowa
3. nie jest wymagana egzogenna immunosupresja
Do indukcji i utrzymania tolerancji transplantacyjnej niezbędne są
mechanizmy immunologiczne uczestniczące w utrzymaniu tolerancji na
własne antygeny (autotolerancja)
Mechanizmy tolerancji immunologicznej
Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.
Mechanizmy tolerancji transplantacyjnej:
1.
delecja: centralna i obwodowa
2.
mechanizmy
immunoregulacyjne:
anergia
klonalna,
immunologiczna, immunoregulacja, klonalna inaktywacja
dewiacja
Delecja
Delecja (głw. apoptoza) klonów limfocytów T aktywowanych antygenami
dawcy może zachodzić centralnie lub na obwodzie:
Centralnie
Szpik podawany jest biorcy, któremu zniszczono uprzednio układ
krwiotwórczy
i
odpornościowy
(naświetlanie
i
immunoterapia)
umożliwiając komórkom prezentującym (APC) dawcy zasiedlanie grasicy i
indukowanie delecji dojrzałych tymocytów rozpoznajacych antygeny
dawcy.
Obwód
Delecja
jest
indukowana
przez
rozpoznanie
suboptymalnych warunkach (blokada kostymulacji).
antygenu
dawcy
w
Apoptoza
Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.
AICD (activation-induced cell death)
Fas i inne cząsteczki z rodziny TNFR
PCD (passive cell death or death by neglect)
Komórki po stymulacji wchodzą w cykl komórkowy. Brak czynników wzrostu (np. IL-2,
IL-4, IL-7 i/lub IL-15) indukuje w nich apoptozę.
Rola apoptozy w indukcji tolerancji
- Eliminacja alloreaktywnych limfocytów T w grasicy i B w szpiku;
- eliminacja potencjalnie cytotoksycznych alloreaktywnych obwodowych
limfocytów T;
- indukcja produkcji cytokin supresyjnych: IL-10 i TGF-.
Anergia
Jest to funkcjonalna inaktywacja odpowiedzi
limfocytów T ( blokada kostymulacji).
Xue-Zhong Yu, et al., The Lancet, 2001, 357 :1959-63.
Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.
Rola cząsteczek z rodziny
CD28/CTLA-4/PD-1 w aktywacji
limfocytów T
Immunoregulacja
Aktywny proces, w którym jedna populacja komórek kontroluje lub reguluje
aktywność innej populacji.
Komórki regulatorowe
Właściwości regulatorowe posiadają limfocyty T CD4+ (Treg, Th1, Th2, Th3,
Tr1, Th17, Th9, Th22, Tfh), CD8+ (CD8+CD28-, CD8+CD25+), komórki
TCR+CD4-CD8-, komórki dendrytyczne (tol DC), komórki NKT, limfocyty
Breg, Mreg, MDSC.
CD4+CD25+FOXP3+ (Treg)
CD4+CD25+CD127low
FOXP3 (czynnik transkrypcyjny)
CTLA4 (CD152; cytotoxic T-lymphocyte antigen 4))
GITR (glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor))
LAG-3 (lymphocyte-activation gene 3)
CD122 (łańcuch  receptora dla IL-2)
CD103 (integryna E7)
CD45RB (CD45RBlow)
CD127low (IL-7 receptor -chain)
Von Herrath M.G., et al., Nature Reviews, 2003, 3: 224-231.
Apoptotyczne i będące w anergii limfocyty T hamują dojrzewanie komórek
dendrytycznych (hamują ekspresję cząsteczek MHC oraz kostymulacyjnych)
prowadząc do rozwoju stanu tolerancji
U człowieka wyróżniono dwie główne subpopulacje DC:
- mieloidalne DC (mDC): Lin-/MHCII+/CD11c+/CD123- (IL-3Rα)/BDCA-1+
W reakcji zapalnej, po aktywacji receptorów TLR, po pochłonięciu antygenu
(patogenów, allo-Ag) mDC migrują do wtórnych narządów limfatycznych i
indukują odpowiedź swoistą.
- plazmacytoidalne (pDC): Lin-/MHCII+/CD11c-/CD123+/BDCA-2+ i Ig-like
transkrypt 7+
pDC rozpoznają kwasy nukleinowe (mikroorganizmów i własne) i syntetyzują IFNα.
Interakcje komórek dendrytycznych i limfocytów
a) DC niedojrzała
b) DC dojrzała
).
Franzke 2006
Niedojrzałe DC są prototypami tolerogennych DC (tol DC).
Fenotyp opisanych pierwotnie niedojrzałych DC o potencjale tolerogennym:
CD205+, MHCII+, CD40dim CD80dim CD86dim.
M. Ezzelarab, et al., Sem Immunol, 2011 (23): 252.
Rola tol DC w transplantacji narządów allogenicznych
Tol DC mogą pochodzić od biorcy lub dawcy narządu. DC biorcy mogą
- zawierać lub nie zawierać antygen dawcy
- mogą być hodowane w obecności czynników farmakologicznych (np.
VitD3/IL-10 w celu hamowania dojrzewania DC).
Terapeutyczne zastosowanie tol DC
w transplantacji narządów
M. Ezzelarab, et al., Sem Immunol, 2011 (23): 252.
Limfocyty Treg CD4+CD25+FOXP3+
•TOLERANCJA
TRANSPLANTACYJNA
•AUTOTOLERANCJA
•ALERGIA
•CIĄŻA
CD25
CTLA4
GITR
CD122
!
IL2,TGF-β
IL10
Foxp3
Naturalne limfocyty Treg rozwiją się w grasicy w trakcie dojrzewania limfocytów T,
indukowane limfocyty Treg rozwijają się na obwodzie, gdy limfocyty T stymulowane
są w nieobecności sygnału kostymulującego (wykazują stałą ekspresję CTLA-4,
CD103 i GITR)
Mechanizmy działania komórek regulatorowych
a) bezpośredni kontakt
b) rozpuszczalne czynniki
Franzke 2006
McHugh R.S., et al., J Allergy Clin Immunol, 2002, 110 : 693-702.
Wood K.J., et al., Nat Rev Immunol. 2003, 3: 199-210.
McHugh R.S., et al., J Allergy Clin Immunol, 2002, 110 : 693-702.
Metody doświadczalne:
- tolerancja noworodkowa: podawanie antygenów transplantacyjnych
przyszłego dawcy w życiu płodowym lub noworodkowym
- podawanie antygenów transplantacyjnych do grasicy w celu wywołania
delecji określonych klonów limfocytów T
- wywołanie chimeryzmu przez napromieniowanie biorcy promieniami
jonizującymi w dużej dawce i podanie mu komórek krwiotwórczych (np.
szpik) przyszłego dawcy
- podawanie 7 dni przed transplantacją niedojrzałych DC generowanych in
vitro przedłużało przeżycie przeszczepu serca
- autologiczne DC inkubowane in vitro z allopeptydami powodują ekspansję
alloantygenowo specyficznych Treg, które indukują tolerancję na
przeszczepy skóry myszy
Tolerancja centralna
- podawanie antygenów dawcy do grasicy dorosłego biorcy
- indukcja mikrochimeryzmu po podaniu komórek hematopoetycznych dawcy.
Tolerancja obwodowa
- osłabienie funkcji alloreaktywnych limfocytów T
- podawanie komórek dawcy
- deplecja obwodowych limfocytów T
- hamowanie aktywacji limfocytów T poprzez blokowanie
lub modulowanie sygnału kostymulacji
- wykorzystanie limfocytów Treg
- osłabienie zdolności komórek APC (głównie DC) do
stymulowania limfocytów T
- strategie generowania niedojrzałych „tolerogennych” DC
- działanie czynników farmakologicznych (rapamycyna,
dexametazon, witamina D3)
- inkubacja z IL-10 i TGF- oraz niedużymi stężeniami
czynników wzrostu
Proporcje pomiędzy efektorowymi limfocytami T i limfocytami Treg
wpływają na rozwój odpowiedzi immunologicznej.
Protokoły lekowe wprowadzane są w klinice w celu rozwoju mechanizmów
tolerancji obwodowej i redukcji leczenia immunosupresyjnego.
Wood K.J., et al., Nat Rev Immunol. 2003, 3: 199-210.
Tolerancja transplantacyjna zwykle rozwija się:
- po latach od transplantacji, co sugeruje że jest to proces , a nie
nagła indukcja
- nie ma związku z chorobą nerek
- przeszczepy od dawców młodszych dobrze korelują z rozwojem
tolerancji
- pacjenci z rozwiniętą tolerancją wykazują liczbę i funkcję Treg
podobną do zdrowych osób i chorych z dobrze funkcjonującym
przeszczepem na standardowej immunosupresji
- wykazują korzystny stosunek Treg do limfocytów T
efektorowych w przeszczepie
- nadal nie wiadomo dlaczego i jak układ odpornościowy
rozwija tolerancję transplantacyjną u danego chorego
Etapy rozwoju tolerancji transplantacyjnej:
•
•
•
indukcja
funkcjonalna ignorancja
tolerancja
Miejsca immunologicznie uprzywilejowane:
- przednia komora oka
- jądro
- mózg
Mechanizmy:
- obecność barier (krew-mózg, krew-jądro) utrudniających napływ limfocytów
- limfocyty T regulatorowe/ supresorowe
- lokalne wytwarzanie cytokin supresyjnych: IL-10 i TGF-
- wysoka ekspresja cząsteczek FasL na komórkach obecnych w tych miejscach