T濾胞ヘルパー細胞の発達と機能を理解する

ナイーブT細胞の活性化と機能分化は、自然免疫系によって引き起こされます。病原体に応答して、樹状細胞（DC）は共刺激分子をアップレギュレートし、抗原特異的T細胞のプライミングを助けます。さらに、APCは、エフェクターT細胞へのT細胞の最終分化を調節する複数のサイトカインも分泌します。最近の研究では、Tfh細胞の分化における共刺激分子と特定のサイトカインの重要な役割が確立されています（図2）。

共刺激

T細胞の活性化は共刺激分子によって制御されています。ナイーブT細胞で発現するCD28は、T細胞の活性化に関与する最も重要な共刺激受容体です28。CD28またはそのリガンドであるCD80およびCD86がない場合、Th細胞のすべての系統への分化が大幅に低下することがわかりました。 CD28共刺激は、Tfh細胞の発達にも不可欠であるため、CD28欠損マウスは、T細胞でのCXCR5およびOX40のアップレギュレーションの失敗、および胚中心形成の破壊と関連しています17。ただし、CD28を介した応答、Tfh細胞の生成、および胚中心E3ユビキチンリガーゼRoquinが変異すると、中心形成はCD28から独立し、ICOSに依存します29。

ICOSはCD28ファミリーに属し、活性化T細胞で発現します30、31、そのリガンドであるB7h、非リンパ組織のAPCで広く発現しています32、33。ICOS-B7h相互作用は、最適なT細胞活性化、およびIL-4やIL-17の発現などの特定のエフェクター機能に必要です34、35、 36、37、38さらに、ICOSはT細胞依存性抗体応答および胚中心反応の調節において重要な役割を果たします。 ICOSまたはB7hを欠損したマウスは、胚中心形成とアイソタイプスイッチの障害を示します34、35、36、37、39最近、この共刺激経路は、CXCR5 + Tfh細胞の生成と維持にも重要であることがわかりました。より具体的には、ICOS欠損マウスは、ヒツジ赤血球による一次または二次免疫に応答して、CXCR5 + Tfh細胞の発達障害を示しました6。一方、APCでのB7hの除去は、T細胞によるIL-21の発現の低下をもたらしました24。また、ICOSは胚中心の明るいゾーン内のヒト扁平上皮CXCR5 + T細胞によって高度に発現され、免疫グロブリン産生を効率的にサポートすることも示されています40、41。さらに、ヒトとマウスのICOS欠損により、Tfh細胞の数が大幅に減少し、 B細胞の成熟と免疫グロブリンアイソタイプの切り替え。Tfh細胞の分化におけるICOSの重要な役割を示しています。11、19興味深いことに、マウスのRING型E3ユビキチンリガーゼRoquinの変異は、自発的な胚中心形成と自己抗体産生の増強を引き起こしました。 、これは、Tfh細胞の数が大幅に増加し、IL-21およびICOSの発現が増強されることに関連しています。13

B7hはconであるためB細胞で安定的に発現し、Tfh細胞の生成に同族のB-T細胞相互作用が必要かどうかを調べました24。B7hのB細胞発現が欠損した条件付きノックアウトマウスの分析により、B細胞にICOSリガンドが存在しないことがTfh細胞の頻度が減少しました。より低いCXCR5発現に加えて、T細胞によるIL-21発現がこれらのマウスで大幅に減少することを発見しました。したがって、ICOS-B7h相互作用は、IL-21の産生を介してTfh細胞を調節する可能性があります。また、B細胞でのB7h発現がない場合、抗原特異的IgG産生とピーナッツ凝集素（PNA）+胚中心B細胞が大幅に減少することも観察されました。したがって、我々のデータは、B細胞でのB7h発現がCXCR5 + Tfh細胞の生成、IL-21産生および適切な抗体応答に必要であることを示しており、Tfh細胞の生成または維持におけるB細胞の重要なinvivo機能を示唆しています。 。

上記のすべての観察結果は、ICOS欠損マウスおよび患者におけるTfh細胞の発達および胚中心形成の欠陥は、通常はオートクリンとして機能するIL-21産生の欠陥に一部起因している可能性があることを示唆しています。 Tfh細胞集団を拡大する因子。実際、Tfh細胞数はIL-21欠損マウスで減少しました。最近の研究では、ICOSがc-Maf発現のアップレギュレーションを通じてTfh細胞形成を促進し、用量依存的にIL-21発現を増強するという証拠が示されました42。したがって、ICOS誘導c-Maf発現はTfh細胞の形成と維持をオートクリン成長因子IL-21の産生。

SAPはT細胞で発現し、これらの受容体の保存されたドメインに結合することにより、SLAMファミリーのメンバーへの応答を仲介します。 SLAMファミリーの受容体は、CD150 / SLAM、CD48 / SLAMF2、CD229 / Ly9 / SLAMF3、CD224 / 2B4 / SLAMF4、CD84 / SLAMF5、NTB-A / Ly108 / SLAMF6、およびCD319 / CRACC / SLAMF7の7つのメンバーで構成されています。ヒトにおけるSAPの変異、およびSAP欠損マウスに関する研究は、Th細胞におけるB細胞ヘルプおよびクラススイッチにおけるSAPの重要な役割を示唆しました43。注目すべきことに、SAP欠損T細胞はICOS発現の遅延および減少を示しましたが、 CD40L発現の上昇と延長44。SAP欠損CD4 + T細胞は、同族のB細胞と安定して相互作用できないため、B細胞のクローン増殖を誘導できません45。ただし、これらの欠損T細胞は依然として正常レベルのCXCR5を発現します。したがって、SAPは、Tfh細胞の遊走を調節するのではなく、同族のB細胞に遭遇した後のTfh細胞を介した胚中心の形成に重要な役割を果たします。

CD84 / SLAMF5およびLy108 / SLAMF6はヒトで高度に発現していますキャノンズらは、CD84欠損マウスを使用して、CD84がT細胞固有の方法でinvivoで胚中心形成とTfh細胞分化に必要であることを示しました47。したがって、CD84-SAP軸Tfh細胞の発達と機能を仲介するCD4 + T細胞の標準的な経路である可能性があります。

サイトカイン

サイトカインはTh細胞分化の主要な調節因子です。1、3Th1分化はILによって促進されます。 -12はSTAT4の活性化を介して。IFN-γ-STAT1経路はTh1細胞の発達を維持し、転写因子T-betの誘導をもたらします。一方、IL-4は活性化T細胞から分泌され、Th2分極を促進します。 STAT6依存的に、転写因子GATA3が活性化されます。Aさらに、IL-6 / IL-21は、TGF-βと組み合わせて、STAT3に依存したRORγのアップレギュレーションを介してTh17細胞の分化を誘導します。ただし、このサイトカインを介したTfh細胞の分化は、マウスとヒトで異なります。

IL-21

IL-21は、免疫グロブリンの産生と胚中心形成の調節に重要な役割を果たします。 12、48このサイトカインの受容体は、IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、およびIL-15の受容体も含む一般的なγ鎖ファミリーに属しています。IL-21はSTAT3またはSTAT5aは、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー細胞、DCなどのさまざまな細胞タイプの機能を調節し、主にCD4 + T細胞とナチュラルキラーT細胞によって発現されます49。以前は、IL- 21はTh1細胞よりもTh2によって高レベルで発現されます50。後者の場合、分化中にIL-21を添加すると、Eomesの発現が抑制されてIFN-γ産生が減少します51。IL-21は次の細胞によって誘導されることも観察されています。 STAT3によるIL-6、およびTGF-βとの組み合わせは、ROのSTAT3依存性アップレギュレーションを介したTh17細胞の生成に必要かつ十分です。 Rγ.52、53、54 IL-21およびIL-21R欠損マウスはどちらもTh17細胞の発達に欠陥があり、IFN-γがTh1細胞およびIL-4に対して行うのと同様に、IL-21がオートクリン様式で作用することを示唆しています。

さらに、IL-21およびIL-21R欠損マウスでは胚中心の発達が損なわれます12。この文脈では、Th1、Th2よりもIL-21の産生細胞が多いためです。 Th17サブセットであるTfh細胞は、抗体クラスの切り替えと胚中心形成に有益な影響を及ぼします。最近、2つのグループがTfh細胞と胚中心B細胞の生成におけるIL-21の役割を強調しました24、55。T細胞依存性抗原によるIL-21欠損マウスの免疫化はCD4の劇的な減少をもたらしました。 + CXCR5 + T細胞は、IL-21がTfh細胞の発達中にオートクリン様式として作用することを示唆しています24。Tfh細胞に加えて、免疫化されたIL-21欠損マウスでは、胚中心B細胞の数の有意な減少とIgG1産生の減少が観察されました。 。 Vogelzang etal。これらの欠陥はB細胞固有ではなくT細胞であることが実証されました55。55

IL-21はSTAT3依存的にIL-6によって誘導されることが示されています24。ただし、Th17とは異なります。細胞では、Tfh細胞の生成はTGF-βまたはTh17特異的オーファン核受容体RORαおよびRORγとは無関係でした24。さらに、IL-21産生Th細胞はIL-21の存在下でinvitroで生成できることを示しましたが、 TGF-βではなく、これらの細胞がTfh遺伝子発現プロファイルを獲得します24。これらのin vitroで生成されたIL-21産生Tfh様細胞をナイーブマウスに移すと、Tfh細胞と同様にB細胞機能が促進されました。全体として、これらの発見は、Tfh細胞が別個のTh系統であることを確認し、IL-21がマウスのTfh細胞の生成と胚中心反応に重要であることを示唆しています。

IL-12

マウスTfh細胞の発達の根底にあるメカニズムの特徴づけの進歩にもかかわらず、ヒトTfh細胞の発達調節は最近まで不明なままでした。 2つの独立した研究により、IL-12はナイーブCD4 + T細胞からのヒトTfh様細胞のinvitro生成を誘導することが示されています。46、56 IL-12の影響下で分化するTfh細胞は、IL-21産生、持続的なICOSおよびCXCR5発現、免疫グロブリンへのB細胞の分化を支援する能力など、末梢リンパ組織に見られるTfh細胞と重要な特徴を共有しています。細胞を分泌します。興味深いことに、トンシラ、臍帯血、または成人末梢血ナイーブT細胞をIL-12（Th1条件）に曝露すると、IL-21の発現が有意に増加しましたが、IL-21、IL-6、およびIL-23はIL-21分泌を誘導しました。程度は低いが46。Schmittetal。 IL-12はSTAT4の活性化を介して高レベルのIL-21産生を誘発するが、IL-21およびIL-23はヒトCD4 + T細胞でより少ないIL-21産生を誘導することを示した56。IL-12が誘導するIL-も観察された。 21産生細胞にはIFN-γ+およびIFN-γ-サブセットが含まれていました。

オートクリンIL-21およびSTAT3の活性化がIL-12誘導性のIL-21の分化に何らかの役割を果たすかどうかは不明です。 -ヒトでTh細胞を産生します。興味深いことに、Ma etal。 IFN-γ+ IL-21-およびIFN-γ+ IL-21 +細胞は高レベルのT-betを発現し、IFN-γ-IL-21+細胞の生成はBcl6発現に大きく依存することを示しました46。 IL-12の存在下で培養されたヒトナイーブCD4 + T細胞は、高レベルのCXCR5を発現します。これは、これらの細胞のB細胞濾胞への局在化に重要である可能性があります。 CXCR5の発現に加えて、IL-12治療はICOSの発現レベルも上昇させました。さらに重要なことに、in vitroでIL-12で刺激され、IL-21を分泌する細胞は、ナイーブB細胞による免疫グロブリン分泌を有意に多く誘導しました。この効果は、IL-21およびICOSシグナル伝達に依存していましたが、IFN-γには依存していませんでした。したがって、IL-12の存在下でinvitroで生成されたヒトICOS + CXCR5 + CD4 + T細胞は、Tfh細胞と表現型および機能的特徴を共有しています。したがって、IL-21とIL-12は、それぞれマウスとヒトのTfh細胞の発達に必要です。

タイプIIFN

タイプIIFNは、抗ウイルス性および免疫調節機能57。IFN-αの複数のサブタイプと単一のIFN-βサブタイプは、感染に応答して急速に誘導され、共通のIFN-α受容体を介してシグナルを伝達します57。これらのIFNは、可溶性に対する一次抗体応答を強力に増強することが示されています。タンパク質抗原、IgGのすべてのサブクラスの産生を増強します58、59さらに、I型IFNは、野生型DCがIFN-α受容体欠損マウスに移されたときに抗体応答を促進し、DCのI型-IFN刺激の直接的な証拠を提供しますインビボ免疫応答を増強する58、59

最近の研究により、DCにおけるI型-IFNシグナル伝達は、トール様受容体3または4アゴニストに結合した抗原に応答してTfh細胞の発達を選択的に刺激することが明らかになった60。さらに、IL-6のDC産生はinvivoTfhに必要です細胞の生成と抗体の親和性の成熟。したがって、I型IFNは、リンパ節に存在するCXCR5 + Tfh細胞を生成するための天然のアジュバントとして機能することにより、T細胞依存性抗体応答を増強します。どのDCサブセットがTfh細胞の生成を調節するかはまだ決定されていません。

全身性エリテマトーデス（SLE）の患者は、IFN-αレベルが上昇しており、これは疾患の重症度と相関しています61。狼瘡になりやすいマウス株は、狼瘡様の病状におけるI型IFNの重要な役割を明らかにしました。62、63、64ループスに必要なSLE、6、65のマウスモデルでもTfh細胞の数の増加が観察されています。 -病状のようです。66しかし、自己免疫反応中のI型IFN依存性Tfh細胞の生成はまだ対処されておらず、さらなる調査が必要です。

転写因子

ナイーブの分化異なる系統へのCD4 + T細胞は、サイトカインシグナル伝達とそれに続く特定の転写因子の活性化によって決定されます（図1）。たとえば、STAT1 / STAT4を介したIFN-γ/ IL-12シグナル伝達はTh1細胞のT-bet転写を調節し67、STAT6を介したIL-4シグナル伝達はTh2細胞のGATA3発現を活性化します68。IL-6とIL-21は両方ともSTAT3は、Th17細胞の最終分化を最終的に決定する2つのTh17特異的オーファン核受容体RORγおよびRORαの発現のアップレギュレーションにつながります。 ）またはTh2選択的（STAT6、GATA3）転写因子は必要ありません24。Th17およびTfh系統の両方がIL-6 / IL-21およびSTAT3を必要とするという事実にもかかわらず、Tfh細胞の発達はTh17関連転写因子（RORαおよびRORγ）。むしろ、Bcl6はTfh細胞分化のマスター転写調節因子です。

STAT3

IL-21はTfh細胞分化に必要であると報告されており24、IL-によってT細胞に誘導されます。 6 STAT3依存的に52。STAT3シグナル伝達がTfh細胞の発達に必要かどうかを決定するために、Nurieva etal。 CD4-creマウスと交配したStat3f / fマウスのTfh細胞生成を分析しました。24これらのマウスを完全フロイントアジュバント中のキーホールリンペットヘモシアニンで免疫すると、STAT3の非存在下でCXCR5 + Tfh細胞が大幅に減少することが明らかになりました。さらに、T細胞のSTAT3欠損により、胚中心B細胞の生成に欠陥が生じ、キーホールリンペットヘモシアニン特異的IgGおよびIgM。したがって、STAT3はTfh細胞の分化に重要な役割を果たします。

Bcl6

転写因子Bcl6は、マウスおよびヒトのTfh細胞によって選択的に発現されます。 69、70 Bcl6欠損マウスは多臓器炎症性疾患、IgE産生の増強、胚中心反応の欠陥を示す一方で、STAT6のDNAへの結合をブロックすることでTh2応答を阻害することが以前に示されていました71、73。胚中心B細胞もBcl6.74を発現するため、これらのマウスの胚中心欠損が適切なT細胞および/またはB細胞機能の欠如によって引き起こされたかどうかは不明でした。最近、私たちのグループや他のグループは、転写因子Bcl6がマスターrですTfh細胞分化の調節因子。25、26、27

Bcl6の発現はIL-6およびIL-21によって誘導され、Bcl6の過剰発現は外因性サイトカインの非存在下でTfh細胞の発達を促進します。25Bcl6の過剰発現もIL-6またはIL-21で処理された細胞の場合と同様に、内因性Bcl6 mRNA、IL-21R、IL-6R、CXCR5mRNAの発現が増加します。興味深いことに、IL-21の発現はBcl6の過剰発現によってアップレギュレートされませんでした。 Bcl6の発現は、Th1、Th2、またはTh17細胞の発達にも必要ではなく、実際、Bcl6の過剰発現は、Th1、Th2、およびTh17サイトカインの産生を抑制しました。25

Bcl6機能はDNAに依存しているようです。結合25、26転写調節因子T-betおよびRORγtのプロモーターに結合し、それぞれTh1細胞およびTh17細胞の運命を決定し、IFN-γおよびIL-17産生を抑制します26。さらに、Bcl6は抑制しますCXCR5発現を抑制するmiR-17-92を含む、Tfh細胞シグネチャーを阻害すると考えられているマイクロRNAの発現。したがって、Bcl6は、Th1、Th2、およびTh17に特異的な転写因子の抑制を介してTfh細胞の発達を調節します。 T細胞のBcl6欠損は、invitroおよびinvivoの両方でTfh細胞の発達障害を引き起こし、胚中心反応にはB細胞とT細胞の両方の欠損が必要です。25、26、28

まとめると、これらは結果は、Bcl6がTfh細胞の発達に必要かつ十分であることを示し、Tfh細胞がTh細胞の異なる系統であるという考えを裏付けるさらなる証拠を提供します。

c-Maf

c- Mafは、Th2細胞で優先的に発現することが確認された最初の転写因子でした75。IL-4近位プロモーター75に結合し、Th2特異的因子として機能します。 c-Mafを欠損したT細胞は、エフェクター期にIL-4の発現が損なわれ、他のTh2サイトカインの発現は中程度に低下するか、影響を受けません76。以前は、ICOSおよびB7h欠損マウスを使用してDong etal。 ICOSがエフェクターTh細胞におけるc-Maf発現を調節することによってIL-4産生を媒介するメカニズムを説明しました。36、77これらの線に沿って、c-Mafノックアウトマウスの表現型はICOS欠損マウスの表現型と類似しています。さらに、c-Mafの過剰発現は、ICOS-B7h相互作用の非存在下で活性化されたT細胞によるIL-4放出を回復させます。欠陥のあるIL-4産生に加えて、ICOSおよびB7h欠損マウスはTfh細胞の産生およびIL-21の産生が損なわれています24。Kuchrooetal。最近、Tfh細胞は高いc-Maf発現を特徴とし、c-Mafは用量依存的にIL-21レベルを増強することが示されました42。一方、c-Mafを削除すると、IL-21を発現するTfhの数が減少しました。したがって、ICOSはc-Maf発現のアップレギュレーションを介してIL-21産生Tfh細胞の分化を調節します。

IFN調節因子4（IRF4）

IRF4は当初次のように記述されていました。 IRF4欠損マウスは血清免疫グロブリンのレベルが大幅に低下しているため、Th2特異的転写因子78、79です80。しかし、最近の研究では、この転写因子はIL-1シグナル伝達によって誘導され、Th17細胞の分化に必要であることが明らかになりました。一方、IRF4欠損T細胞はIL-21およびTGF-β刺激時にTh17系統を誘導できません83。さらに、IRF4の天然アンタゴニストであるIRF4結合タンパク質を欠くT細胞は上昇を示します。したがって、IL-21の産生84 IRF4は、IL-21の産生およびIL-2にとって重要です。 1を介したTh細胞の分化。

これらの発見から、IRF4もTfh細胞の分化に関与している可能性があります。実際、IRF4欠損マウスは免疫時に生成されるCXCR5 + ICOS + Tfh細胞が少なく85、in vivoTfh細胞分化中のIRF4の重要性を示しています。 IRF4依存性Tfh細胞の生成がT細胞固有であるかどうか、およびIRF4がTfh系統の発達中にBcl6およびBリンパ球誘導性成熟タンパク質-1（Blimp-1）を調節するかどうかはまだ決定されていません。

負の調節

Tfh細胞の分化は、系統特異的な転写因子（T-bet、GATA3、RORγ）を抑制することにより、他のTh系統の発達に拮抗するプログラムによって調節されます。 ただし、これらの要因もTfh細胞の分化を負に調節するかどうかは報告されていません。 以前にB細胞でBcl6に拮抗すると説明されていたBlimp-186は、非Tfh CD4 + T細胞と比較してTfh細胞で有意に減少します27。CD4+ T細胞でのBlimp-1の過剰発現は、Bcl6の発現を防ぎ、 Th2-、Th17-およびTreg細胞の発達に影響を与えることなく、Tfh細胞の分化。 さらに、Blimp-1欠損CD4 + T細胞は、Tfh系統への分化の増強を示しました27