Comprender el desarrollo y la función de las células auxiliares foliculares T

La activación de las células T ingenuas y la diferenciación funcional son desencadenadas por el sistema inmunológico innato. En respuesta a los patógenos, las células dendríticas (DC) regulan positivamente las moléculas coestimuladoras para ayudar a cebar las células T específicas de antígeno. Además, las APC también secretan múltiples citocinas que regulan la diferenciación terminal de las células T en células T efectoras. Estudios recientes han establecido roles críticos para moléculas coestimuladoras y ciertas citocinas en la diferenciación de células Tfh (Figura 2).

Coestimulación

La activación de células T está regulada por moléculas coestimuladoras. CD28, que se expresa en células T vírgenes, es el receptor coestimulador más importante involucrado en la activación de células T.28 En ausencia de CD28 o sus ligandos CD80 y CD86, la diferenciación de células Th en todos los linajes se redujo significativamente. La coestimulación de CD28 también es esencial para el desarrollo de las células Tfh, por lo que los ratones deficientes en CD28 están relacionados con una regulación positiva fallida de CXCR5 y OX40 en las células T y una formación alterada del centro germinal.17 Sin embargo, las respuestas mediadas por CD28, la generación de células Tfh y La formación de centros se vuelve independiente de CD28 y dependiente de ICOS cuando se muta la ubiquitina ligasa Roquin E3.29

ICOS pertenece a la familia CD28 y se expresa en células T activadas.30, 31 mientras que su ligando, B7h, se expresa ampliamente en APC en tejidos no linfoides32, 33.La interacción ICOS-B7h es necesaria para la activación óptima de las células T, así como para ciertas funciones efectoras, como la expresión de IL-4 e IL-1734, 35, 36, 37, 38 Además, ICOS juega un papel importante en la regulación de las respuestas de anticuerpos dependientes de células T y las reacciones del centro germinal. Los ratones deficientes en ICOS o B7h presentan alteración de la formación del centro germinal y cambio de isotipo34, 35, 36, 37, 39. Recientemente, esta vía coestimuladora también resultó importante para la generación y mantenimiento de las células Tfh CXCR5 +. Más específicamente, los ratones con deficiencia de ICOS mostraron un desarrollo deficiente de las células Tfh CXCR5 + en respuesta a la inmunización primaria o secundaria con glóbulos rojos de oveja.6 Mientras tanto, la ablación de B7h en APC resultó en una disminución de la expresión de IL-21 por las células T24. También se ha demostrado que ICOS se expresa en gran medida por las células T CXCR5 + de amígdalas humanas dentro de la zona clara de los centros germinales y apoya de manera eficiente la producción de inmunoglobulinas40, 41.Además, la deficiencia de ICOS en humanos y ratones resultó en un número sustancialmente reducido de células Tfh y defectos profundos en Maduración de células B y cambio de isotipo de inmunoglobulina, lo que indica un papel esencial de ICOS en la diferenciación de células Tfh.11, 19.Es interesante que una mutación en la ubiquitina ligasa Roquin de tipo RING E3 en ratones provocó la formación espontánea del centro germinal y una mayor producción de autoanticuerpos , que se asocia con un número mucho mayor de células Tfh y una mayor expresión de IL-21 e ICOS.13

Dado que B7h es con expresado en células B, examinamos si la generación de células Tfh requería interacción de células B-T afines.24 El análisis de un ratón knockout condicional deficiente en la expresión de células B de B7h reveló que la ausencia de ligando ICOS de las células B conduce a una gran frecuencia de células Tfh reducida. Además de una menor expresión de CXCR5, encontramos que la expresión de IL-21 por las células T se redujo en gran medida en estos ratones. Por tanto, la interacción ICOS-B7h puede regular las células Tfh mediante la producción de IL-21. También observamos que la producción de IgG específica de antígeno y la aglutinina de cacahuete (PNA) + células B del centro germinal se redujeron en gran medida en ausencia de expresión de B7h en las células B. Por tanto, nuestros datos indican que la expresión de B7h en las células B es necesaria para la generación de células Tfh CXCR5 +, así como para la producción de IL-21 y las respuestas de anticuerpos adecuadas, lo que sugiere una función in vivo importante de las células B en la generación o mantenimiento de las células Tfh. .

Todas las observaciones anteriores sugieren que los defectos en el desarrollo de células Tfh y la formación de centros germinales en ratones y pacientes con deficiencia de ICOS pueden deberse en parte a una producción defectuosa de IL-21, que generalmente actúa como un agente autocrino. factor que expande la población de células Tfh. De hecho, el número de células Tfh se redujo en ratones deficientes en IL-21. Un estudio reciente presentó evidencia de que ICOS promueve la formación de células Tfh a través de la regulación positiva de la expresión de c-Maf, lo que mejora la expresión de IL-21 de una manera dependiente de la dosis.42 Por lo tanto, la expresión de c-Maf inducida por ICOS puede apoyar la formación y el mantenimiento de células Tfh a través de producción del factor de crecimiento autocrino IL-21.

SAP se expresa en células T y media las respuestas a miembros de la familia SLAM uniéndose a un dominio conservado en esos receptores. La familia de receptores SLAM consta de siete miembros: CD150 / SLAM, CD48 / SLAMF2, CD229 / Ly9 / SLAMF3, CD224 / 2B4 / SLAMF4, CD84 / SLAMF5, NTB-A / Ly108 / SLAMF6 y CD319 / CRACC / SLAMF7.La mutación de SAP en humanos, así como los estudios con ratones deficientes en SAP, sugirieron un papel crítico para SAP en la ayuda de las células B y el cambio de clase en las células Th.43 Es de destacar que las células T deficientes en SAP exhibieron una expresión de ICOS retardada y disminuida, pero expresión de CD40L elevada y prolongada.44 Las células T CD4 + deficientes en SAP tampoco logran interactuar de manera estable con las células B afines, por lo que no logran inducir la expansión clonal de las células B.45 Sin embargo, estas células T deficientes aún expresan niveles normales de CXCR5. Por lo tanto, SAP juega un papel clave en la formación de centros germinales mediada por células Tfh después de encontrar una célula B afín, en lugar de regular la migración de las células Tfh.

CD84 / SLAMF5 y Ly108 / SLAMF6 se expresan altamente en humanos y células Tfh de ratón.46, 47 Usando ratones deficientes en CD84, Cannons et al.demostraron que se requiere CD84 para la formación del centro germinal y la diferenciación de células Tfh in vivo de una manera intrínseca a las células T.47 Por lo tanto, el eje CD84-SAP es probablemente la vía canónica en las células T CD4 + que media el desarrollo y la función de las células Tfh.

Citocinas

Las citocinas son los principales reguladores de la diferenciación de las células Th1, 3 La diferenciación de Th1 es promovida por IL -12 mediante la activación de STAT4. La vía de IFN-γ-STAT1 a su vez mantiene el desarrollo de las células Th1, lo que lleva a la inducción del factor de transcripción T-bet. Mientras tanto, la IL-4 es secretada por las células T activadas e impulsa la polarización de Th2 en de una manera dependiente de STAT6, lo que da como resultado la activación del factor de transcripción GATA3. Además, IL-6 / IL-21, en combinación con TGF-β, induce la diferenciación de células Th17 a través de la regulación positiva de RORγ dependiente de STAT3. Sin embargo, esta diferenciación de células Tfh mediada por citocinas varía entre ratones y humanos.

IL-21

La IL-21 desempeña un papel fundamental en la regulación de la producción de inmunoglobulinas y la formación de centros germinales. 12, 48 Este receptor de citoquinas pertenece a la familia de las cadenas γ comunes, que también incluye los receptores de IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 e IL-15. Señales de IL-21 a través de STAT3 o STAT5a para regular las funciones de una variedad de tipos de células, como las células T, las células B, las células asesinas naturales y las CD, y se expresa principalmente por las células T CD4 + y las células T asesinas naturales.49 Anteriormente, también se informó que IL- 21 se expresa en niveles más altos por las células Th2 que por las células Th1.50 En el último caso, la adición de IL-21 durante la diferenciación disminuye la producción de IFN-γ al reprimir la expresión de Eomes.51 También se ha observado que la IL-21 es inducida por IL-6 por medio de STAT3, y en combinación con TGF-β, es necesaria y suficiente para la generación de células Th17 a través de la regulación positiva de RO dependiente de STAT3 Rγ.52, 53, 54 Tanto los ratones deficientes en IL-21 como en IL-21R presentan defectos en el desarrollo de las células Th17, lo que sugiere que la IL-21 actúa de forma autocrina, tal como lo hace el IFN-γ para las células Th1 y la IL-4 hace para las células Th2.

Además, el desarrollo del centro germinal se ve afectado en ratones deficientes en IL-21 e IL-21R.12 En este contexto, como mayores productores de IL-21 que Th1, Th2 y subconjuntos Th17, las células Tfh tienen un impacto beneficioso sobre el cambio de clase de anticuerpos y la formación del centro germinal. Dos grupos han destacado recientemente el papel de IL-21 en la generación de células Tfh y células B del centro germinal24, 55.La inmunización de ratones deficientes en IL-21 con un antígeno dependiente de células T resultó en una reducción drástica de CD4. + CXCR5 + células T, lo que sugiere que la IL-21 actúa como una forma autocrina durante el desarrollo de las células Tfh.24 Además de las células Tfh, se observó un número significativamente menor de células B del centro germinal y una producción reducida de IgG1 en ratones inmunizados con deficiencia de IL-21 . Vogelzang y col. demostraron que esos defectos eran de células T, en lugar de células B intrínsecas.55

Se ha demostrado que IL-21 es inducida por IL-6 de una manera dependiente de STAT3.24 Sin embargo, a diferencia de Th17 células Tfh, la generación de células Tfh fue independiente de TGF-β o de los receptores nucleares huérfanos específicos de Th17 RORα y RORγ.24 Además, hemos demostrado que las células Th productoras de IL-21 se pueden generar in vitro en presencia de IL-21 pero no TGF-β, y que estas células adquieren el perfil de expresión del gen Tfh.24 La transferencia de estas células similares a Tfh productoras de IL-21 generadas in vitro a ratones sin tratamiento previo facilitó la función de las células B, similar a las células Tfh. En general, estos hallazgos confirman la identidad de las células Tfh como un linaje Th separado y sugieren que la IL-21 es importante para la generación de células Tfh y las reacciones del centro germinal en ratones.

IL-12

A pesar del progreso en la caracterización de los mecanismos que subyacen al desarrollo de las células Tfh murinas, la regulación del desarrollo de las células Tfh humanas seguía sin estar clara hasta hace poco. Dos estudios independientes han demostrado que IL-12 induce la generación in vitro de células de tipo Tfh humanas a partir de células T CD4 + vírgenes.46, 56 Las células Tfh que se diferencian bajo la influencia de IL-12 comparten características clave con las células Tfh que se encuentran en los tejidos linfoides periféricos, incluida la producción de IL-21, la expresión sostenida de ICOS y CXCR5 y la capacidad de ayudar a la diferenciación de las células B en inmunoglobulinas. células secretoras. Curiosamente, la exposición de células T vírgenes de amígdalas, sangre de cordón umbilical o sangre periférica adulta a IL-12 (condiciones Th1) provocó un aumento significativo en la expresión de IL-21, mientras que IL-21, IL-6 e IL-23 indujeron la secreción de IL-21 en menor medida46. Schmitt et al. demostraron que IL-12 desencadena altos niveles de producción de IL-21 a través de la activación de STAT4, mientras que IL-21 e IL-23 inducen menos producción de IL-21 en células T CD4 + humanas.56 También se observó que IL-12 inducida por IL Las células productoras de 21 incluían los subconjuntos IFN-γ + e IFN-γ-.

No está claro si la activación autocrina de IL-21 y STAT3 desempeña algún papel en la diferenciación de IL-21 inducida por IL-12 -productoras de células Th en humanos. Curiosamente, Ma et al. demostraron que las células IFN-γ + IL-21− e IFN-γ + IL-21 + expresan altos niveles de T-bet, mientras que la generación de células IFN-γ − IL-21 + depende en gran medida de la expresión de Bcl6.46 Además, Las células T CD4 + humanas vírgenes cultivadas en presencia de IL-12 expresan niveles elevados de CXCR5, que puede ser importante para la localización de estas células en los folículos de células B. Además de la expresión de CXCR5, el tratamiento con IL-12 también elevó los niveles de expresión de ICOS. Más importante aún, las células secretoras de IL-21 cebadas con IL-12 in vitro indujeron una secreción de inmunoglobulina significativamente mayor por las células B vírgenes. Este efecto dependía de la señalización de IL-21 e ICOS pero no de IFN-γ. Por tanto, las células T ICOS + CXCR5 + CD4 + humanas generadas in vitro en presencia de IL-12 comparten características fenotípicas y funcionales con las células Tfh. Por lo tanto, la IL-21 y la IL-12 son necesarias para el desarrollo de células Tfh de ratón y humanas, respectivamente.

IFN de tipo I

Los IFN de tipo I representan una familia de citocinas con antivirales y funciones inmunomoduladoras.57 Se inducen rápidamente múltiples subtipos de IFN-α y un solo subtipo de IFN-β en respuesta a la infección y la señal a través de un receptor de IFN-α común.57 Se ha demostrado que estos IFN mejoran de manera potente la respuesta primaria del anticuerpo a un antígeno proteico, aumentando la producción de todas las subclases de IgG.58, 59 Además, los IFN de tipo I promovieron respuestas de anticuerpos cuando las CD de tipo salvaje se transfirieron a ratones deficientes en el receptor de IFN-α, proporcionando evidencia directa de que la estimulación de las CD con IFN de tipo I mejorar la respuesta inmunitaria in vivo.58, 59

Un estudio reciente reveló que la señalización del IFN de tipo I en las CD estimula selectivamente el desarrollo de células Tfh en respuesta al antígeno unido a agonistas del receptor 3 o 4 tipo Toll.60 Además, la producción de DC de IL-6 es necesaria para la Tfh in vivo. generación celular y maduración por afinidad de anticuerpos. Por tanto, los IFN de tipo I mejoran las respuestas de anticuerpos dependientes de células T al servir como adyuvante natural para la generación de células Tfh CXCR5 + residentes en los ganglios linfáticos. Queda por determinar qué subconjunto de DC regula la generación de células Tfh.

Los pacientes con lupus eritematoso sistémico (LES) tienen niveles elevados de IFN-α, lo que se correlaciona con la gravedad de la enfermedad61. Las cepas de ratón propensas al lupus han revelado el papel fundamental de los IFN de tipo I en la patología similar al lupus.62, 63, 64 También se ha observado un mayor número de células Tfh en modelos de ratón de LES, 6, 65 donde se requieren para el lupus -como patología.66 Sin embargo, la generación de células Tfh dependientes de IFN tipo I durante una respuesta autoinmune aún no se ha abordado y requiere más investigación.

Factores de transcripción

La diferenciación de Las células T CD4 + en diferentes linajes se determinan mediante la señalización de citocinas y la activación posterior de factores de transcripción específicos (Figura 1). Por ejemplo, la señalización de IFN-γ / IL-12 a través de STAT1 / STAT4 regula la transcripción de T-bet en células Th1, 67 mientras que la señalización de IL-4 a través de STAT6 activa la expresión de GATA3 en células Th2.68 Tanto la IL-6 como la IL-21 actúan vía STAT3, que conduce a una regulación positiva de la expresión de los dos receptores nucleares huérfanos específicos de Th17 RORγ y RORα, que en última instancia determinan la diferenciación terminal de células Th17.3 Para la diferenciación de células Tfh se ha demostrado que ninguno específico de Th1 (STAT4, T-bet ) ni factores de transcripción selectivos para Th2 (STAT6, GATA3) son necesarios.24 A pesar de que tanto los linajes Th17 como Tfh requieren IL-6 / IL-21 y STAT3, el desarrollo de células Tfh no requiere factores de transcripción relacionados con Th17 (RORα y RORγ). Más bien, Bcl6 es el regulador transcripcional maestro de la diferenciación de células Tfh.

STAT3

Se ha informado que la IL-21 es necesaria para la diferenciación de células Tfh24 y es inducida en células T por IL- 6 de una manera dependiente de STAT352. Para determinar si la señalización de STAT3 es necesaria para el desarrollo de células Tfh, Nurieva et al. analizaron la generación de células Tfh en ratones Stat3f / f cruzados con ratones CD4-cre.24 La inmunización de estos ratones con hemocianina de lapa californiana en adyuvante completo de Freund reveló una gran reducción en las células Tfh CXCR5 + en ausencia de STAT3. Además, la deficiencia de STAT3 en las células T condujo a una generación defectuosa de células B del centro germinal y una producción reducida de IgG e IgM específicas de hemocianina de lapa californiana. Por lo tanto, STAT3 juega un papel importante en la diferenciación de células Tfh.

Bcl6

El factor de transcripción Bcl6 es expresado selectivamente por células Tfh de ratón y humanas. 69, 70 Anteriormente se demostró que inhibía las respuestas Th2 al bloquear la unión de STAT6 al ADN, 71, 72 mientras que los ratones con deficiencia de Bcl6 exhibían enfermedades inflamatorias multiorgánicas, mayor producción de IgE y reacciones defectuosas del centro germinal71, 73. No estaba claro si el defecto del centro germinal en estos ratones fue causado por una falta de función adecuada de las células T y / o B, ya que las células B del centro germinal también expresan Bcl6.74 Recientemente, nuestro grupo y otros demostraron que el factor de transcripción Bcl6 es un maestro r egulador de la diferenciación de células Tfh.25, 26, 27

La expresión de Bcl6 es inducida por IL-6 e IL-21 y la sobreexpresión de Bcl6 promueve el desarrollo de células Tfh en ausencia de citocinas exógenas.25 La sobreexpresión de Bcl6 también conduce al aumento de la expresión de ARNm de Bcl6 endógeno así como de ARNm de IL-21R, IL-6R y CXCR5, como es el caso de las células tratadas con IL-6 o IL-21. Curiosamente, la expresión de IL-21 no se incrementó por la sobreexpresión de Bcl6. La expresión de Bcl6 tampoco fue necesaria para el desarrollo de células Th1, Th2 o Th17 y, de hecho, la sobreexpresión de Bcl6 reprimió la producción de citocinas Th1, Th2 y Th17.25

La función de Bcl6 parece depender del ADN 25, 26 Se une a los promotores de los reguladores transcripcionales T-bet y RORγt, que determinan el destino de las células Th1 y Th17, respectivamente, lo que resulta en la represión de la producción de IFN-γ e IL-1726. Además, Bcl6 suprime expresión de microARN que se cree que inhiben la firma de células Tfh, incluido miR-17-92, que reprime la expresión de CXCR5. Por tanto, Bcl6 regula el desarrollo de células Tfh mediante la represión de factores de transcripción específicos de Th1, Th2 y Th17. La deficiencia de Bcl6 en las células T resultó en un desarrollo deficiente de las células Tfh tanto in vitro como in vivo, y la deficiencia en las células B y T es necesaria para las reacciones del centro germinal.25, 26, 28

En conjunto, estos Los resultados demuestran que Bcl6 es necesario y suficiente para el desarrollo de las células Tfh y proporcionan más evidencia que apoya la idea de que las células Tfh son un linaje distinto de las células Th.

c-Maf

c- Maf fue el primer factor de transcripción identificado para expresarse preferentemente en células Th2.75 Se une al promotor proximal de IL-475 y sirve como factor específico de Th2. Las células T deficientes en c-Maf se vieron afectadas en la expresión de IL-4 durante la fase efectora, mientras que la expresión de otras citocinas Th2 se redujo moderadamente o no se vio afectada.76 Anteriormente, usando ratones deficientes en ICOS y B7h, Dong et al. describieron mecanismos por los cuales ICOS media la producción de IL-4 regulando la expresión de c-Maf en células efectoras Th36, 77. En este sentido, el fenotipo de los ratones knockout de c-Maf es similar al de los ratones deficientes en ICOS. Además, la sobreexpresión de c-Maf restaura la liberación de IL-4 por las células T activadas en ausencia de la interacción ICOS-B7h. Además de la producción defectuosa de IL-4, los ratones deficientes en ICOS y B7h están alterados en la generación de células Tfh y la producción de IL-21.24 Kuchroo et al. demostró recientemente que las células Tfh se caracterizan por una alta expresión de c-Maf y que c-Maf mejora los niveles de IL-21 de una manera dependiente de la dosis.42 Mientras tanto, la deleción de c-Maf condujo a un número reducido de Tfh que expresa IL-21 42 ICOS regula así la diferenciación de las células Tfh productoras de IL-21 mediante la regulación positiva de la expresión de c-Maf.

Factor regulador 4 de IFN (IRF4)

IRF4 se describió originalmente como un factor de transcripción específico de Th2, 78, 79 en parte porque los ratones con deficiencia de IRF4 muestran niveles significativamente reducidos de inmunoglobulina sérica.80 Sin embargo, estudios recientes revelaron que este factor de transcripción es inducido por la señalización de IL-1 y es necesario para la diferenciación de células Th17 81, 82 Las células T deficientes en IRF4, por otro lado, no pueden inducir el linaje Th17 tras la estimulación de IL-21 y TGF-β.83 Además, las células T que carecen de la proteína de unión a IRF4, un antagonista natural de IRF4, exhiben una elevada La producción de IL-21.84 IRF4 es, por tanto, fundamental para la producción de IL-21 así como para la IL-2. Diferenciación de células Th mediada por 1.

Dados estos hallazgos, parece que IRF4 también puede desempeñar un papel en la diferenciación de células Tfh. De hecho, los ratones deficientes en IRF4 generan menos células CXCR5 + ICOS + Tfh tras la inmunización, 85 lo que indica la importancia de IRF4 durante la diferenciación de células Tfh in vivo. Queda por determinar si la generación de células Tfh dependientes de IRF4 es intrínseca a las células T y si IRF4 regula Bcl6 y la proteína 1 de maduración inducida por linfocitos B (Blimp-1) durante el desarrollo del linaje Tfh.

Regulación negativa

La diferenciación de las células Tfh está regulada por un programa que antagoniza el desarrollo de otros linajes Th al suprimir los factores de transcripción específicos del linaje (T-bet, GATA3 y RORγ). Sin embargo, no se ha informado si estos factores también regulan negativamente la diferenciación de células Tfh. Blimp-1, que se describió previamente como antagonista de Bcl6 en las células B, 86 se reduce significativamente en las células Tfh en comparación con las células T CD4 + no Tfh.27 La sobreexpresión de Blimp-1 en las células T CD4 + previene la expresión de Bcl6 y reduce significativamente la diferenciación de las células Tfh, sin afectar el desarrollo de las células Th2, Th17 y Treg. Además, las células T CD4 + deficientes en Blimp-1 mostraron una diferenciación mejorada en el linaje Tfh.27