Preview

Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии

Расширенный поиск

Субпопуляции Т-регуляторных клеток у пациентов с IgE-обусловленной аллергией

https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-6-65-71

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Известно, что некоторые субпопуляции Т-регуляторных клеток, наивные (nTreg) и индуцибельные (iTreg), поддерживают иммунную толерантность к аллергенам в окружающей среде. Но роль отдельных фенотипов, дефинированных субпопуляций Т-регуляторных клеток для развития IgE-обусловленной аллергии не изучена детально.

Цель – исследование фенотипа и числа разных типов Т-регуляторных клеток у пациентов с клинически выявленной IgE-обусловленной аллергией, а также установление возможных различий в количестве циркулирующих Т-регуляторных субпопуляций у пациентов по сравнению со здоровыми людьми без атопии.

Материалы и методы. В исследование были включены 20 пациентов с ингаляционной аллергией и 10 здоровых людей (контрольная группа). После получения информированного согласия у пациентов с помощью стандартной 8-параметрической проточной цитометрии (BD FACSCanto II) определены процентное соотношение и абсолютное число следующих Т-регуляторных субпопуляций: наивные (CD45ROFOXP3lo), клетки памяти (RO+FOXP3+), эффекторные (Treg eff, RO+FOXP3hi), индуцированные (CD39+CD134+), Tr1 (IL-10+FOXРЗ-) и Thl7/Treg (CD196+ FOXP3+ CD4Treg).

Результаты и обсуждение. У пациентов с аллергией доля и абсолютное число FOXP3+CD4 Treg значительно понижены (в среднем 0,6% против 3,3%, р<0,05; и 8,7 против 55 клеток/μ1, р<0,001) по сравнению с контрольной группой. Кроме того, в группе пациентов значимо снижено число индуцированных на периферии Tr1-клеток (в среднем 0,26% против 1,1% у здоровых, р<0,05), как и Thl7/Treg (в среднем 7,7% против 28,4% у здоровых индивидов, р<0,01).

Выводы. Уменьшение числа Т-регуляторных наивных клеток и клеток памяти, а также индуцированных на периферии Tr1- и Thl7/Treg-клеток у пациентов с клинически выявленной ингаляционной аллергией приводит к дисрегуляции иммунной системы и потере периферической толерантности, что лежит в основе развития ряда широко распространённых аллергических заболеваний, таких как аллергический ринит и астма.

Введение

Патофизиологические механизмы развития аллергических болезней включают комплексную последовательность иммунологических событий, которые вызывают ответ со стороны клеток в таргетных органах и приводят к развитию воспаления, ремоделированию тканей и нарушению их функций.

Формирование и сохранение толерантности к аллергенам является отличительной чертой иммунного ответа у здоровых людей без атопии, и постулируется, что важнейший компонент этой иммунной «неотвечаемости» образование функциональных аллерген-специфических Т-регуляторных клеток (Treg). Три основные субпопуляции аллерген-специфических Т-клеток (Thl, Th2 и Tregs) в различных пропорциях содержатся в организме и у здоровых людей, и у страдающих аллергией. Этот факт обосновывает предположение, что изменение баланса между аллерген-специфическими Тh2и Treg-клетками может быть основной причиной как развития толерантности к аллергенам, так и проявления аллергической сенсибилизации [1].

По своему видовому составу и структуре Treg-клетки представляют одну из самых сложных Т-клеточных групп. Их гетерогенность, которая проявляется в особенностях фенотипа, условиях индуцирования и механизмах супрессии, до конца не изучена.

На сегодняшний день CD4 Treg-клетки можно разделить на две основные субпопуляции: естественные Treg, происходящие из тимуса, и индуцибельные Treg, которые образуются вне тимуса после антигенной стимуляции.

Естественные Treg можно разделить на следующие субпопуляции: наивные Treg (nTreg), эффекторные Treg (Treg eff) и Treg-клетки памяти (Treg m).

В свою очередь индуцибельные Treg (iTreg) подразделяются на: FOXP3+ Т-клетки, индуцированные на периферии; регуляторные Т-клетки типа 1 (Tr1), продуцирующие IL-10, с основным фенотипом CD4+CD25+FOXP3-; и Th3-клетки, продуцирующие в основном TGF-β [2].

Согласно последним данным, некоторые субпопуляции T-регуляторных клеток, а именно Тh17/Т-регуляторные клетки (Thl7/Treg), развиваются из периферических индуцированных CD4+FOXP3+ Tregs. Доказано, что у человека эта субпопуляция обладает супрессивной активностью, которая, однако, слабее таковой у индуцированных Treg-клеток. С другой стороны, кроме регуляторных функций, эти клетки обладают способностью к продукции IL-17a, т.е. Thl7/Treg обладают фенотипическими характеристиками и Тh17-, и Treg-клеток и способствуют развитию аллергических заболеваний [3].

В этой связи целью данного исследования стало определение фенотипа и количества различных Т-регуляторных клеток у пациентов с клинически выявленной IgEобусловленной аллергией, а также установление возможных различий в величине циркулирующих Т-регуляторных субпопуляций у пациентов по сравнению со здоровыми людьми без атопии.

Материалы и методы

Группы исследования. В исследование были включены 20 пациентов с клинически выявленной ингаляционной IgE-обусловленной аллергией (сезонный и круглогодичный аллергический ринит) и 10 здоровых людей без аллергических проявлений на ингаляционные аллергены (контрольная группа). Дизайн исследования был одобрен Комиссией по этике НЦЗПБ (София, Болгария).

Группа больных с аллергией состояла из 13 мужчин и 7 женщин в возрасте от 19 до 58 лет с основным диагнозом «аллергический ринит», а контрольная группа состояла из 6 мужчин и 4 женщин в возрасте от 26 до 59 лет.

Тяжесть аллергических симптомов оценивали путём подсчёта общего симптомокомплекса, который включает цифровую оценку жалоб на ринорею, чихание, назальную конгестию и зуд в носу и глазах.

Наличие сенсибилизации. Для доказательства специфической сенсибилизации пациентам и участникам контрольной группы проводили кожное тестирование (приктест) набором ингаляционных аллергенов «Бул Био НЦЗПБ ЕООД» (домашняя пыль, D. pteronyssinus, Alternaria alternata, кошка, пыльца деревьев и луговых трав). Пробы учитывали через 20 мин, при этом кожные реакции считали положительными при диаметре папулы и эритемы > 3 мм.

Проточная цитометрия. С помощью стандартной 8-параметрической проточной цитометрии (BD FACSCanto II) клеток крови у всех обследованных определяли процентное соотношение и абсолютное число субпопуляций CD4 Т-регуляторных клеток (табл. 1).

 

Таблица 1

Исследованные субпопуляции Т-регуляторных клеток

Субпопуляция Treg

Фенотип

Естественые CD4 Treg:

наивные (Treg n)

эффекторные (Treg eff)

клетки памяти (Treg m)

индуцибельные (iTreg)

CD4+CD25hiFOXP3+

CD4+CD45+ FOXP3lowRO-

CD4+CD45+ FOXP3hi RO+

CD4+CD45+ FOX3low RO+

CD4+CD25hi CD127-CD39-CD134+

CD4+CD25hi CD127-CD39+CD134-

CD4+CD25hi CD127-CD39+CD134+

регуляторные Т-клетки типа 1 (Tr1) Th17/Treg

CD4+ FOXP3IL10+

CD4+ CD25hi FOXP3+ CD127CD196+ CD39+

Статистическая обработка результатов. Статистический анализ выполняли с использованием программы Prism версия 5 (GraphPad Software Inc, США). Сравнивали долю и абсолютное число исследованных Т-регуляторных субпопуляций пациентов обеих групп посредством двустороннего непарного T-теста. Разницу считали статистически значимой при р < 0,05.

Результаты

Клиническая характеристика участников исследования. В среднем общая оценка аллергических симптомов со стороны верхних дыхательных путей у пациентов соста

вила 10,5 ± 3,92 балла из 20. Посредством кожно-аллергических проб было установлено, что 10 (50%) пациентов сенсибилизированы к пыльце злаковых трав; 6 (30%) к бытовым аллергенам (домашняя пыль, микроклещи и/или кошка); 4 (20%) к плесени (Alternaria alternata).

В среднем общая оценка аллергических симптомов со стороны верхних дыхательных путей у индивидов контрольной группы составляла 0 баллов. Кожно-аллергические пробы с использованием ингаляционных аллергенов не выявили сенсибилизацию у лиц контрольной группы.

Подробная информация о пациентах и здоровых лицах из контрольной группы представлена в табл. 2.

 

Таблица 2

Клиническая характеристика участников исследования

Показатель

Пациенты (n = 20)

Контрольная группа (n = 10)

Возраст, годы

34,6 ± 11,03

41,7 ± 10,94

Пол:

мужчины

65% (13/20)

60% (6/10)

женщины

35% (7/20)

40% (4/10)

Симптомный подсчёт (баллы)

10,5 ± 3,92

0

Результаты кожно-аллергических проб:

-   без сенсибилизации

-   сенсибилизация к пыльце деревьев и злаковых трав

-   сенсибилзация к бытовым аллергенам

-   сенсибилизация к Alternaria alternata

0% (0/20) 50% (10/20) 30% (6/20) 20% (4/20)

100% (10/10)

Определение субпопуляций Т-регуляторных клеток. Данные сравнительного анализа исследованных субпопуляций Тreg-клеток у пациентов с клинически выявленной IgE-обусловленной аллергией и у здоровых людей представлены в табл. 3.

 

Таблица 3

Сравнительный анализ исследованных субпопуляций Т-регуляторных клеток у пациентов с клинически выявленной IgE-обусловленной аллергией и у здоровых людей (в %)

Субпопуляция

Treg

Фенотип

Пациенты (n = 20)

 

Контрольная группа (n = 10)

р

средний

мин.

макс.

средний

мин.

макс.

CD4+ Treg*

CD4+CD25hiFOXP3+

0,6

0,3

0,9

3,3

0,6

6,1

<0,05

Treg n**

CD4+CD45+FOXP3lowRO-

8,6

0

13,6

10,6

6,6

14,7

0,44

Treg eff**

CD4+CD45+ FOXP3hi RO+

6,05

0,2

11

21

6,4

28,3

0,07

Treg m**

CD4+CD45+ FOX3low RO+

29,8

0,1

53,7

52,5

43,9

60

<0,05

 

CD4+CD25hi CD127-CD39CD134+

10,92

1,0

26,7

1,6

0,4

3,1

0,19

iTreg**

CD4+CD25hi CD127CD39+CD134-

24,8

1,3

49,4

43,7

31,5

65,6

0,08

 

CD4+CD25hi CD127CD39+CD134+

5,7

0,2

11

5,7

0,9

12,5

>0,05

Tr1**

CD4+ FOXP3- IL10+

0,26

0

0,4

1,1

0,4

2,1

0,02

Th17/Treg**

CD4+CD25hi FOXP3+ CD127-CD196+CD39+

7,7

0,1

17,2

28,4

17,2

39,5

0,006

П р и м е ч а н и е. * подсчёт популяции как процент всех CD4+ Т-клеток; ** подсчёт популяции как процент CD4+ Treg-клеток.

Определение доли и абсолютного числа FOXP3+CD4+ Treg посредством проточной цитометрии позволило установить, что их статистически значимо меньше у пациентов с ингаляционной аллергией, чем у людей без атопии: в среднем 0,6% против 3,3%, p < 0,05; и 8,7 против 55 клеток/µ1,р<0,001 (рис. 1). Эта разница была обусловлена в основном субпопуляцией Treg m с фенотипом CD4+CD45+ FOX3low RO+. У пациентов они в среднем составили 29,8% из всех CD4+ Treg, в то время как в контрольной группе 52,5%,р < 0,05.

 

Рис. 1. Субпопуляции FOXP3+ CD4+ Treg у здоровых людей и у пациентов с клинически выявленной IgE-обусловленной аллергией.

 

При анализе субпопуляций Treg-клеток, индуцированных на периферии у пациентов с аллергией к атопическим аллергенам, наблюдается значительное снижение числа и относительной доли Tr1-клеток: 0,26% против 1,1% среди представителей контрольной группы (р < 0,05) (рис. 2).

 

Рис. 2. Сравнительный анализ доли CD4+· FOXP3-IL10+ (Хг1-клетки) у здоровых индивидов и у пациентов с клинически выявленной IgEобусловленной аллергией.

 

У пациентов с ингаляционной аллергией субпопуляция Thl7/Treg-клеток тоже была значительно уменьшена: в среднем 7,7% против 28,4% у здоровых людей, р < 0,01 (рис. 3).

 

Рис. 3. Субпопуляция Thl7/Tregклеток с фенотипом CD4+CD25hi FOXP3+CD127-CD196+CD39+ у здоровых индивидов и у пациентов с клинически выявленной IgEобусловленной аллергией.

 

Обсуждение

При аллергии в организме развивается ряд патологических иммунных реакций в ответ на воздействие со стороны аллергенов окружающей среды. У пациентов формируется в основном Тh2-иммунный ответ, который стимулирует В-клетки к продукции IgE-антител. На данный момент достаточно данных, свидетельствующих о том, что Т-регуляторные клетки могут повлиять на Тh2-ответ in vitro. Однако исследование иммунного ответа на аллергены у здоровых индивидов показывает, что у них существует такой же периферийный Т-клеточный репертуар, который выявляет идентичные Тклеточные эпитопы, как и у пациентов с аллергией [4].

Имеются предварительные данные о том, что у индивидов без атопии число Т-регуляторных клеток с возрастом увеличивается, а у пациентов с IgE-обусловленной аллергией субпопуляции естественных Т-регуляторных клеток уменьшаются по сравнению со здоровыми людьми [5, 6].

Полученные нами результаты также показывают, что у пациентов с атопией налицо статистически значимое уменьшение числа естественных Т-регуляторных клеток, в основном в субпопуляции Treg-клеток памяти. Это, несомненно, вызывает нарушение иммунного гомеостаза у людей с атопией и может привести к развитию сверхчувствительности к разнообразным аллергенам в окружающей среде.

С другой стороны, индукция и образование периферийной иммунной толерантности имеет существенное значение для поддержания стабильности иммунной системы.

В течение последних 20 лет особое внимание в исследованиях уделяется индуцированной на периферии субпопуляции Treg-клеток. По сравнению с естественными CD4+CD25+ Treg-клетками Тг1-клетки обычно не экспрессируют CD25 или FOXP3. Доказано, что Тr1-клетки индуцируются путём продолжительной активации CD4 Т-клеток аллергеном в присутствии IL-10. Они отличаются и по своему уникальному цитокиновому профилю, охарактеризованному как IL-10+TGFβ+IFNγ+IL-5"IL-4"IL-2low/neg. Считается, что Тг1 составляют основную субпопуляцию индуцибельных, периферических Т-регуляторных клеток, которая имеет отношение к формированию иммунных ответов при аллергии, так как они продуцируют большие количества IL-10 и TGF-β [7].

В отличие от естественных Treg-клеток, которые управляют регуляторными иммунными функциями во всём теле и вносят свой вклад в поддержание иммунного гомеостаза, Тr1-клетки регулируют локальную иммунную микросреду, в которой существуют специфические антигены. Благодаря своим иммуносупрессивным свойствам Тr1-клетки обеспечивают поддержание периферической иммунной толерантности и подавляют развитие аллергических и аутоиммунных заболеваний [8]. У здоровых людей аллерген-специфические Тг1 составляют доминирующую Т-клеточную субпопуляцию, которая подавляет аллергические ответы на различные аллергены в окружающей среде [9].

Более того, наблюдаемое нами статистически значимое уменьшение субпопуляции именно Тr1-клеток у пациентов с клинически проявленной ингаляционной аллергией является ещё одним подтверждением гипотезы о том, что аллергические заболевания возникают прежде всего вследствие нарушения периферической иммунной толерантности, поддерживаемой Тr1-клетками.

Thl7/Treg-клетки представляют относительно малую популяцию на периферии здоровых индивидов: от 4 до 8% от общего числа CD4+CD25+ Tregs. Поскольку они экспрессируют на своей поверхности CCR6 (CD 196) и CCR4 (CD 194), считается, что эти клетки лучше представлены в тканях, чем в периферической крови. Хотя эти клетки проявляют антагонистические функции и Т-регуляторных, и Thl7 эффекторных клеток, считается, что данная субпопуляция играет важную роль в контроле патогенеза ряда аутоимунных заболеваний. Роль этих клеток в развитии аллергических заболеваний не изучена детально. В одном исследовании сообщалось, что по сравнению со здоровыми людьми у пациентов с аллергическим ринитом повышено число Th2, ТЫ7 и IL-Па-продуцирующих Treg и налицо сравнимое число Th1и Treg-клеток [10].

Наше исследование показало, что в периферической крови пациентов с аллергическим ринитом число Thl7/Treg-клеток с фенотипом CD4+CD25hi  FOXP3+CD127- CD196+CD39+ статистически значимо снижено по сравнению со здоровыми индивидами. Данный факт требует более детального исследования и объяснения.

Заключение

Полученные нами результаты показывают, что у пациентов с IgE-обусловленной аллергией статистически значимо меньшие число и относительная доля основных субпопуляций Т-регуляторных клеток по сравнению со здоровыми людьми. Уменьшение числа естественных Т-регуляторных клеток, в частности Treg-клеток памяти, а также индуцированных на периферии Тг1и Thl7/Treg-клеток, приводит к нарушению механизма периферической Т-клеточной толерантности, вследствие чего происходит чрезмерная активация Th2-клеток.

Следовательно, дисрегуляция иммунной системы и потеря периферической толерантности лежат в основе развития ряда широко распространённых аллергических заболеваний, таких как аллергический ринит, астма и др.

Таким образом, определение числа и доли различных субпопуляций Т-регуляторных клеток посредством проточной цитометрии можно эффективно использовать для комплексной клинико-иммунологической оценки состояния каждого пациента с IgE-обусловленной ингаляционной аллергией, в том числе в процессе специфической иммунотерапии.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Список литературы

1. Jutel М., Akdis С.A. T-cell regulatory mechanisms in specific immunotherapy. Chem. Immunol. Allergy. 2008; 94: 158-77. Doi: https://doi.org/10.1159/000155000

2. Zhang H., Kong H., Zeng X., Guo L., Sun X., He S. Subsets of regulatory T cells and their roles in allergy. J. Transl. Med. 2014; 12: 125. Doi: https://doi.org/10.1186/1479-5876-12-125

3. Jung M.K., Kwak J.E., Shin E.C. IL-17A-producing Foxp3+ regulatory T cells and human diseases. Immune Netw. 2017; 17(5): 276-86. Doi: https://doi.org/10.4110/in.2017.17.5.276

4. Li L., Boussiotis V.A. Control and regulation of peripheral tolerance in allergic inflammatory disease: therapeutic consequences. Chem. Immunol. Allergy. 2008; 94: 178-88. Doi: https://doi.org/10.1159/000155086

5. Pacheco-Gonzalez R.M., Avila C., Dávila I., García-Sánchez A., Hernández-Hernández L., Benito-Pescador D., et al. Analysis of FOXP3 gene in children with allergy and autoimmune diseases. Allergol. Immunopathol. (Madr). 2016; 44(1): 32-40. Doi: https://doi.org/10.1016/j.aller.2015.01.012

6. Akdis C.A., Akdis M. Mechanisms and treatment of allergic disease in the big picture of regulatory T cells. J. Allergy Clin. Immunol. 2009; 123(4): 735-48. Doi: https://doi.org/10.1016/j.jaci.2009.02.030

7. Palomares O., Martín-Fontecha M., Lauener R., Traidl-Hoffmann C., Cavkaytar O., Akdis M., et al. Regulatory T cells and immune regulation of allergic diseases: roles of IL-10 and TGF- beta. Genes Immun. 2014; 15(8): 511-20. Doi: https://doi.org/10.1038/gene.2014.45

8. Wu K., Bi Y., Sun K., Wang C. IL-10-producing type 1 regulatory T cells and allergy. Cell. Mol. Immunol. 2007; 4(4): 269-75.

9. Xystrakis E., Boswell S.E., Hawrylowicz C.M. T regulatory cells and the control of allergic disease. Expet. Opin. Biol. Ther. 2006, 6(2): 121-33. Doi: https://doi.org/10.1517/14712598.6.2.121

10. Cheng X., Lou W., Wang C., Zhang W., Han D., Zhang L. FOXP3-marked IL-17a-producing regulatory T cells are increased in patients with allergic rhinitis. Acta Otolaryngol. 2012; 132(12): 1311-7. Doi: https://doi.org/10.3109/00016489.2012


Об авторах

Г. С. Николов
Национальный центр заразных и паразитных болезней
Болгария
Николов Георги Стоянов, доцент, отдел «Иммунология», 1504, г. София, Болгария


Я. Д. Тодорова
Национальный центр заразных и паразитных болезней
Болгария
1504, г. София, Болгария


М. Х. Николова
Национальный центр заразных и паразитных болезней
Болгария
1504, г. София, Болгария


Р. Г. Емилова
Национальный центр заразных и паразитных болезней
Болгария
1504, г. София, Болгария


Д. М. Христова
Александровская больница
Болгария
1431, г. София, Болгария


П. Й. Костова-Шахид
Александровская больница
Болгария
1431, г. София, Болгария


Б. Н. Петрунов
Национальный центр заразных и паразитных болезней
Болгария
1504, г. София, Болгария


Рецензия

Просмотров: 678


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0372-9311 (Print)
ISSN 2686-7613 (Online)