Compreendendo o desenvolvimento e a função das células T foliculares auxiliares

A ativação e diferenciação funcional das células T ingênuas é desencadeada pelo sistema imunológico inato. Em resposta aos patógenos, as células dendríticas (DCs) regulam positivamente as moléculas coestimulatórias para ajudar a preparar as células T específicas do antígeno. Além disso, as APCs também secretam múltiplas citocinas que regulam a diferenciação terminal das células T em células T efetoras. Estudos recentes estabeleceram papéis críticos para moléculas coestimulatórias e certas citocinas na diferenciação de células Tfh (Figura 2).

Costimulação

A ativação de células T é regulada por moléculas co-estimuladoras. O CD28, que é expresso em células T virgens, é o receptor coestimulador mais importante envolvido na ativação de células T.28 Na ausência de CD28 ou de seus ligantes CD80 e CD86, a diferenciação de células Th em todas as linhagens foi encontrada significativamente reduzida. A coestimulação de CD28 também é essencial para o desenvolvimento de células Tfh, portanto, camundongos deficientes em CD28 estão ligados à falha na suprarregulação de CXCR5 e OX40 em células T e na formação de centro germinativo interrompido.17 No entanto, as respostas mediadas por CD28, a geração de células Tfh e a formação do centro torna-se independente de CD28 e dependente de ICOS quando a ubiquitina ligase E3 Roquin é mutada.29

ICOS pertence à família CD28 e é expresso em células T ativadas.30, 31 enquanto seu ligante, B7h, é amplamente expresso em APCs em tecidos não linfóides.32, 33 A interação ICOS-B7h é necessária para a ativação ideal das células T, bem como para certas funções efetoras, como a expressão de IL-4 e IL-17.34, 35, 36, 37, 38 Além disso, ICOS desempenha um papel importante na regulação de respostas de anticorpos dependentes de células T e reações do centro germinativo. Camundongos deficientes em ICOS ou B7h exibem formação de centro germinativo prejudicada e troca de isotipo.34, 35, 36, 37, 39 Recentemente, esta via coestimulatória também foi considerada importante para a geração e manutenção de células CXCR5 + Tfh. Mais especificamente, camundongos com deficiência de ICOS mostraram desenvolvimento prejudicado de células CXCR5 + Tfh em resposta à imunização primária ou secundária com glóbulos vermelhos de ovelha.6 Enquanto isso, a ablação de B7h em APCs resultou na diminuição da expressão de IL-21 pelas células T.24 também foi demonstrado que ICOS é altamente expresso por células T CXCR5 + tonsilares humanas dentro da zona de luz dos centros germinativos e apóia eficientemente a produção de imunoglobulina.40,41 Além disso, a deficiência de ICOS em humanos e camundongos resultou em números substancialmente reduzidos de células Tfh e defeitos profundos em Maturação de células B e troca de isotipo de imunoglobulina, indicando um papel essencial para ICOS na diferenciação de células Tfh.11,19 Curiosamente, uma mutação na ubiquitina ligase Roquin do tipo RING E3 em camundongos provocou a formação espontânea de centro germinativo e aumentou a produção de autoanticorpos , que está associado a um grande aumento do número de células Tfh e à expressão aumentada de IL-21 e ICOS.13

Uma vez que B7h é con expressos de forma estitutiva em células B, examinamos se a geração de células Tfh exigia interação cognata de células B-T.24 A análise de um camundongo knockout condicional deficiente na expressão de células B de B7h revelou que a ausência de ligante ICOS das células B leva a uma grande frequência de células Tfh reduzida. Além de diminuir a expressão de CXCR5, descobrimos que a expressão de IL-21 por células T foi bastante reduzida nesses camundongos. A interação ICOS-B7h pode, assim, regular as células Tfh através da produção de IL-21. Também observamos que a produção de IgG específica para o antígeno e aglutinina de amendoim (PNA) + células B do centro germinativo foram bastante reduzidas na ausência de expressão de B7h nas células B. Nossos dados indicam, portanto, que a expressão de B7h em células B é necessária para a geração de células Tfh CXCR5 +, bem como para a produção de IL-21 e respostas de anticorpos apropriadas, sugerindo uma função in vivo importante para células B na geração ou manutenção de células Tfh .

Todas as observações acima sugerem que os defeitos no desenvolvimento das células Tfh e na formação do centro germinativo em ratos e pacientes com deficiência de ICOS podem ser devidos em parte à produção defeituosa de IL-21, que geralmente atua como um autócrino fator que expande a população de células Tfh. De fato, o número de células Tfh foi reduzido em camundongos deficientes em IL-21. Um estudo recente apresentou evidências de que ICOS promove a formação de células Tfh através da suprarregulação da expressão de c-Maf, o que aumentou a expressão de IL-21 de uma maneira dependente da dose.42 Assim, a expressão de c-Maf induzida por ICOS pode suportar a formação de células Tfh e manutenção via produção do fator de crescimento autócrino IL-21.

SAP é expresso em células T e medeia as respostas aos membros da família SLAM ligando-se a um domínio conservado nesses receptores. A família SLAM de receptores consiste em sete membros: CD150 / SLAM, CD48 / SLAMF2, CD229 / Ly9 / SLAMF3, CD224 / 2B4 / SLAMF4, CD84 / SLAMF5, NTB-A / Ly108 / SLAMF6 e CD319 / CRACC / SLAMF7.A mutação de SAP em humanos, bem como estudos envolvendo camundongos deficientes em SAP, sugeriu um papel crítico para SAP na ajuda de células B e troca de classe em células Th.43 De nota, células T deficientes em SAP exibiram expressão de ICOS retardada e diminuída, mas expressão elevada e prolongada de CD40L.44 Células T CD4 + deficientes em SAP também falham em interagir de forma estável com células B cognatas, portanto, não induzem a expansão clonal de células B.45 No entanto, essas células T deficientes ainda expressam níveis normais de CXCR5. SAP, portanto, desempenha um papel fundamental na formação de centros germinativos mediada por células Tfh após encontrar uma célula B cognata, em vez de regular a migração das células Tfh.

CD84 / SLAMF5 e Ly108 / SLAMF6 são altamente expressos em humanos e células Tfh de camundongo 46,47 Usando camundongos deficientes em CD84, Cannons et al. mostraram que o CD84 é necessário para a formação do centro germinativo e diferenciação de células Tfh in vivo em uma forma intrínseca de células T.47 Portanto, o eixo CD84-SAP é provavelmente a via canônica em células T CD4 + que medeia o desenvolvimento e a função das células Tfh.

Citocinas

As citocinas são os principais reguladores da diferenciação de células Th.1, 3 A diferenciação Th1 é promovida por IL -12 através da ativação de STAT4. A via IFN-γ-STAT1, por sua vez, sustenta o desenvolvimento de células Th1, levando à indução do fator de transcrição T-bet. Enquanto isso, IL-4 é secretada por células T ativadas e conduz a polarização de Th2 em uma forma dependente de STAT6, resultando na ativação do fator de transcrição GATA3. Adicionalmente, IL-6 / IL-21, em combinação com TGF-β, induz a diferenciação de células Th17 através da regulação positiva de RORγ dependente de STAT3. Esta diferenciação de células Tfh mediada por citocinas, no entanto, varia entre camundongos e humanos.

IL-21

IL-21 desempenha um papel crítico na regulação da produção de imunoglobulina e formação do centro germinativo. 12, 48 O receptor desta citocina pertence à família comum da cadeia γ, que também inclui os receptores para IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 e IL-15. Sinais de IL-21 via STAT3 ou STAT5a para regular as funções de uma variedade de tipos de células, como células T, células B, células natural killer e DCs, e é expresso principalmente por células T CD4 + e células T natural killer.49 Anteriormente, também foi relatado que IL- 21 é expresso em níveis mais elevados por células Th2 do que por células Th1.50 No último caso, a adição de IL-21 durante a diferenciação diminui a produção de IFN-γ ao reprimir a expressão de Eomes.51 Também foi observado que IL-21 é induzida por IL-6 por meio de STAT3, e em combinação com TGF-β, é necessária e suficiente para a geração de células Th17 por meio de regulação positiva de RO dependente de STAT3 Rγ.52, 53, 54 Ambos os camundongos deficientes em IL-21 e IL-21R são defeituosos no desenvolvimento de células Th17, sugerindo que IL-21 atua de forma autócrina, assim como IFN-γ faz para células Th1 e IL-4 faz para células Th2.

Além disso, o desenvolvimento do centro germinativo é prejudicado em camundongos deficientes em IL-21 e IL-21R.12 Nesse contexto, como maiores produtores de IL-21 do que Th1, Th2 e subconjuntos Th17, as células Tfh têm um impacto benéfico na troca de classe de anticorpos e na formação do centro germinativo. Dois grupos destacaram recentemente o papel da IL-21 na geração de células Tfh e células B do centro germinativo.24,55 A imunização de camundongos deficientes em IL-21 com um antígeno dependente de células T resultou em uma redução dramática no CD4 + Células T CXCR5 +, sugerindo que IL-21 atua como um modo autócrino durante o desenvolvimento de células Tfh.24 Além das células Tfh, números significativamente reduzidos de células B do centro germinativo e produção de IgG1 reduzida foram observados em camundongos imunizados com deficiência de IL-21 . Vogelzang et al. demonstraram que esses defeitos eram células T, em vez de células B intrínsecas.55

Foi demonstrado que IL-21 é induzida por IL-6 de uma maneira dependente de STAT3.24 No entanto, ao contrário de Th17 células, a geração de células Tfh era independente de TGF-β ou dos receptores nucleares órfãos específicos de Th17 RORα e RORγ.24 Além disso, mostramos que células Th produtoras de IL-21 podem ser geradas in vitro na presença de IL-21, mas não TGF-β, e que essas células adquirem o perfil de expressão do gene Tfh.24 A transferência dessas células semelhantes a Tfh produtoras de IL-21 geradas in vitro para camundongos ingênuos facilitou a função das células B, semelhante às células Tfh. No geral, essas descobertas confirmam a identidade das células Tfh como uma linhagem Th separada e sugerem que IL-21 é importante para a geração de células Tfh e reações do centro germinativo em camundongos.

IL-12

Apesar do progresso na caracterização dos mecanismos subjacentes ao desenvolvimento das células Tfh murinas, a regulação do desenvolvimento das células Tfh humanas permaneceu obscura até recentemente. Dois estudos independentes mostraram que a IL-12 induz a geração in vitro de células humanas semelhantes a Tfh a partir de células T CD4 + naive.46, 56 Células Tfh que se diferenciam sob a influência de IL-12 compartilham características-chave com células Tfh encontradas nos tecidos linfóides periféricos, incluindo a produção de IL-21, expressão sustentada de ICOS e CXCR5 e a capacidade de auxiliar na diferenciação de células B em imunoglobulina. células secretoras. Curiosamente, a exposição de células T virgens de tonsilar, sangue do cordão ou sangue periférico adulto à IL-12 (condições Th1) causou um aumento significativo na expressão de IL-21, enquanto a secreção de IL-21 induzida por IL-21, IL-6 e IL-23 em menor grau.46 Schmitt et al. demonstraram que IL-12 desencadeia altos níveis de produção de IL-21 via ativação de STAT4, enquanto IL-21 e IL-23 induzem menos produção de IL-21 em células T CD4 + humanas.56 Também foi observado que IL-12 induzida por IL- As células produtoras de 21 incluíram subconjuntos de IFN-γ + e IFN-γ-.

Não está claro se a ativação autócrina de IL-21 e STAT3 desempenha algum papel na diferenciação de IL-21 induzida por IL-12 -produzindo células Th em humanos. Curiosamente, Ma et al. demonstraram que as células IFN-γ + IL-21− e IFN-γ + IL-21 + expressam altos níveis de T-bet, enquanto a geração de células IFN-γ − IL-21 + é altamente dependente da expressão de Bcl6.46 Além disso, células T CD4 + humanas naive cultivadas na presença de IL-12 expressam níveis elevados de CXCR5, o que pode ser importante para a localização dessas células nos folículos de células B. Além da expressão de CXCR5, o tratamento com IL-12 também elevou os níveis de expressão de ICOS. Mais importante, as células secretoras de IL-21 iniciadas in vitro induziram significativamente mais secreção de imunoglobulina por células B naive. Este efeito era dependente da sinalização de IL-21 e ICOS, mas não do IFN-γ. Assim, as células T ICOS + CXCR5 + CD4 + humanas geradas in vitro na presença de IL-12 compartilham características fenotípicas e funcionais com as células Tfh. IL-21 e IL-12 são, portanto, necessários para o desenvolvimento de células Tfh de camundongo e humano, respectivamente.

IFNs tipo I

IFNs tipo I representam uma família de citocinas com antivirais e funções imunomoduladoras.57 Múltiplos subtipos de IFN-α e um único subtipo de IFN-β são rapidamente induzidos em resposta à infecção e sinalizam por meio de um receptor IFN-α comum.57 Esses IFNs demonstraram aumentar potentemente a resposta do anticorpo primário a um antígeno de proteína, aumentando a produção de todas as subclasses de IgG.58, 59 Além disso, os IFNs tipo I promoveram respostas de anticorpos quando as DCs de tipo selvagem foram transferidas para camundongos deficientes em receptor de IFN-α, fornecendo evidência direta de que a estimulação de IFNs tipo I das DCs aumentam a resposta imune in vivo.58,59

Um estudo recente revelou que a sinalização de IFN tipo I em DCs estimula seletivamente o desenvolvimento de células Tfh em resposta ao antígeno ligado ao receptor Toll-like 3 ou 4 agonistas.60 Além disso, a produção de DC de IL-6 é necessária para Tfh in vivo geração de células e maturação de afinidade de anticorpos. Assim, os IFNs do tipo I aumentam as respostas de anticorpos dependentes de células T servindo como um adjuvante natural para a geração de células CXCR5 + Tfh residentes em linfonodos. Resta ser determinado qual subconjunto de DC regula a geração de células Tfh.

Pacientes com lúpus eritematoso sistêmico (LES) aumentaram os níveis de IFN-α, que se correlacionam com a gravidade da doença.61 Além disso, estudos em vários Cepas de camundongos propensos a lúpus revelaram o papel crítico dos IFNs tipo I na patologia semelhante ao lúpus.62, 63, 64 Um aumento no número de células Tfh também foi observado em modelos de camundongos com SLE, 6, 65 onde são necessários para o lúpus -like patologia.66 No entanto, a geração de células Tfh dependente de IFN tipo I durante uma resposta autoimune ainda não foi abordada e requer mais investigação.

Fatores de transcrição

A diferenciação de ingênuos As células T CD4 + em diferentes linhagens são determinadas pela sinalização de citocinas e subsequente ativação de fatores de transcrição específicos (Figura 1). Por exemplo, a sinalização de IFN-γ / IL-12 via STAT1 / STAT4 regula a transcrição de T-bet em células Th1, 67 enquanto a sinalização de IL-4 por meio de STAT6 ativa a expressão de GATA3 em células Th268. IL-6 e IL-21 agem via STAT3, levando à regulação positiva da expressão dos dois receptores nucleares órfãos específicos de Th17 RORγ e RORα, que determinam a diferenciação terminal de células Th17.3 Para diferenciação de células Tfh, foi demonstrado que nenhum específico de Th1 (STAT4, T-bet ) nem fatores de transcrição Th2-seletivos (STAT6, GATA3) são necessários.24 Apesar do fato de que ambas as linhagens Th17 e Tfh requerem IL-6 / IL-21 e STAT3, o desenvolvimento de células Tfh não requer fatores de transcrição relacionados a Th17 (RORα e RORγ). Em vez disso, Bcl6 é o regulador transcricional mestre da diferenciação de células Tfh.

STAT3

Foi relatado que IL-21 é necessário para a diferenciação de células Tfh24 e é induzida em células T por IL- 6 de uma maneira dependente de STAT3.52 Para determinar se a sinalização de STAT3 é necessária para o desenvolvimento de células Tfh, Nurieva et al. analisaram a geração de células Tfh em camundongos Stat3f / f cruzados com camundongos CD4-cre.24 A imunização desses camundongos com hemocianina de lapa buraco de fechadura em adjuvante completo de Freund revelou uma grande redução nas células CXCR5 + Tfh na ausência de STAT3. Além disso, a deficiência de STAT3 em células T levou à geração defeituosa de células B no centro germinativo e redução da produção de IgG e IgM específico para hemocianina de lapa buraco de fechadura. Assim, STAT3 desempenha um papel importante na diferenciação de células Tfh.

Bcl6

O fator de transcrição Bcl6 é expresso seletivamente por células Tfh humanas e de camundongo. 69, 70 Foi demonstrado anteriormente que inibia as respostas Th2 bloqueando a ligação de STAT6 ao DNA, 71, 72 enquanto camundongos deficientes em Bcl6 apresentam doenças inflamatórias de múltiplos órgãos, aumento da produção de IgE e reações defeituosas no centro germinativo.71, 73 No entanto, não ficou claro se o defeito do centro germinativo nesses camundongos foi causado por uma falta de função adequada das células T e / ou B, uma vez que as células B do centro germinativo também expressam Bcl6.74 Recentemente, nosso grupo e outros mostraram que o fator de transcrição Bcl6 é um mestre r egulador de diferenciação de células Tfh.25, 26, 27

A expressão de Bcl6 é induzida por IL-6 e IL-21 e a superexpressão de Bcl6 promove o desenvolvimento de células Tfh na ausência de citocinas exógenas.25 A superexpressão de Bcl6 também leva ao aumento da expressão de mRNA de Bcl6 endógeno, bem como de mRNA de IL-21R, IL-6R e CXCR5, como é o caso em células tratadas com IL-6 ou IL-21. Curiosamente, a expressão de IL-21 não foi regulada positivamente pela superexpressão de Bcl6. A expressão de Bcl6 também não foi necessária para o desenvolvimento de células Th1, Th2 ou Th17 e, de fato, a superexpressão de Bcl6 reprimiu a produção de citocinas Th1, Th2 e Th17.25

A função de Bcl6 parece ser dependente do DNA ligação 25,26 Liga-se aos promotores dos reguladores transcricionais T-bet e RORγt, que determinam o destino das células Th1 e Th17, respectivamente, resultando na repressão da produção de IFN-γ e IL-17.26 Além disso, o Bcl6 suprime expressão de microRNAs que se acredita inibir a assinatura de células Tfh, incluindo miR-17-92, que reprime a expressão de CXCR5. Assim, Bcl6 regula o desenvolvimento de células Tfh através da repressão de fatores de transcrição específicos de Th1-, Th2- e Th17. A deficiência de Bcl6 em células T resultou em comprometimento do desenvolvimento de células Tfh tanto in vitro quanto in vivo, e a deficiência em células B e T é necessária para as reações do centro germinativo. 25, 26, 28

Em conjunto, estes os resultados demonstram que Bcl6 é necessário e suficiente para o desenvolvimento de células Tfh e fornecem evidências adicionais que sustentam a ideia de que as células Tfh são uma linhagem distinta de células Th.

c-Maf

c- Maf foi o primeiro fator de transcrição identificado como expresso preferencialmente em células Th2.75 Liga-se ao promotor proximal de IL-475 e atua como fator específico de Th2. Células T deficientes em c-Maf foram prejudicadas na expressão de IL-4 durante a fase efetora, enquanto a expressão de outras citocinas Th2 foi moderadamente reduzida ou não afetada.76 Anteriormente, usando camundongos deficientes em ICOS e B7h, Dong et al. descreveram mecanismos pelos quais ICOS medeia a produção de IL-4 pela regulação da expressão de c-Maf em células Th efetoras.36,77 Ao longo dessas linhas, o fenótipo de camundongos knockout para c-Maf é semelhante ao de camundongos deficientes em ICOS. Além disso, a superexpressão de c-Maf restaura a liberação de IL-4 pelas células T ativadas na ausência da interação ICOS-B7h. Além da produção defeituosa de IL-4, camundongos deficientes em ICOS e B7h estão prejudicados na geração de células Tfh e produção de IL-21.24 Kuchroo et al. recentemente demonstraram que as células Tfh são caracterizadas por alta expressão de c-Maf e que c-Maf aumentou os níveis de IL-21 de uma maneira dependente da dose.42 Enquanto isso, a deleção de c-Maf levou a um número reduzido de IL-21 expressando Tfh células.42 ICOS regula assim a diferenciação de células Tfh produtoras de IL-21 por meio de suprarregulação da expressão de c-Maf.

Fator regulador 4 de IFN (IRF4)

IRF4 foi originalmente descrito como um fator de transcrição específico de Th2, 78, 79 em parte, uma vez que camundongos deficientes em IRF4 mostram níveis significativamente reduzidos de imunoglobulina sérica.80 No entanto, estudos recentes revelaram que esse fator de transcrição é induzido pela sinalização de IL-1 e é necessário para a diferenciação de células Th17 0,81, 82 células T deficientes em IRF4, por outro lado, não conseguem induzir a linhagem Th17 após estimulação de IL-21 e TGF-β.83 Além disso, células T sem proteína de ligação a IRF4, um antagonista natural de IRF4, exibem elevada Produção de IL-21.84 IRF4 é, portanto, crítico para a produção de IL-21, bem como para IL-2 Diferenciação de células Th mediada por 1.

Dadas essas descobertas, parece que IRF4 também pode desempenhar um papel na diferenciação de células Tfh. De fato, camundongos deficientes em IRF4 geram menos células CXCR5 + ICOS + Tfh após a imunização, 85 indicando a importância de IRF4 durante a diferenciação de células Tfh in vivo. Resta ser determinado se a geração de células Tfh dependentes de IRF4 é intrínseca de células T e se IRF4 regula a proteína-1 de maturação induzida por linfócitos Bcl6 e B (Blimp-1) durante o desenvolvimento da linhagem Tfh.

Regulação negativa

A diferenciação de células Tfh é regulada por um programa que antagoniza o desenvolvimento de outras linhagens Th, suprimindo fatores de transcrição específicos da linhagem (T-bet, GATA3 e RORγ). No entanto, não foi relatado se esses fatores também regulam negativamente a diferenciação de células Tfh. Blimp-1, que foi descrito anteriormente como antagonizando Bcl6 em células B, 86 é significativamente reduzido em células Tfh em comparação com células T CD4 + não Tfh.27 A superexpressão de Blimp-1 em células T CD4 + evita assim a expressão de Bcl6 e reduz significativamente o diferenciação de células Tfh, sem afetar o desenvolvimento das células Th2-, Th17- e Treg. Além disso, células T CD4 + deficientes em Blimp-1 mostraram diferenciação aprimorada na linhagem Tfh.27