Información

¿Cuánto tiempo se tarda en activar la célula T ingenua?

¿Cuánto tiempo se tarda en activar la célula T ingenua?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Supongamos que una célula T ingenua entra en contacto con una APC. ¿Cuánto tiempo tarda la célula T en activarse y en cuánto tiempo la célula T se aleja de la APC debido a la incompatibilidad en su estructura receptora? ¿Cuál es la probabilidad de que haya activación de una célula T ingenua por una APC (me refiero a preguntar cuántas células T deberían entrar en contacto con APC antes de que una célula T se active, algún número como, por ejemplo, 1 de cada 1000 t la celda es activada por un APC en un momento determinado)?
Cualquier recurso que pueda proporcionar que dé un valor cuantitativo de la interacción de las células T con APC, hágalo si es posible.


Fronteras en inmunología

Las afiliaciones del editor y los revisores son las últimas proporcionadas en sus perfiles de investigación de Loop y pueden no reflejar su situación en el momento de la revisión.



COMPARTIR EN

Células B y T

Los linfocitos, que son glóbulos blancos, se forman con otros glóbulos en la médula ósea roja que se encuentra en muchos huesos planos, como el hombro o los huesos pélvicos. Los dos tipos de linfocitos de la respuesta inmune adaptativa son las células B y T (figura 12.12). El hecho de que un linfocito inmaduro se convierta en una célula B o en una célula T depende del lugar del cuerpo en el que madura. Las células B permanecen en la médula ósea para madurar (de ahí el nombre "B" de "médula ósea"), mientras que las células T migran al timo, donde maduran (de ahí el nombre "T" de "timo").

La maduración de una célula B o T implica volverse inmunocompetente, lo que significa que puede reconocer, al unirse, una molécula o antígeno específico (que se analiza a continuación). Durante el proceso de maduración, las células B y T que se unen con demasiada fuerza a las propias células del cuerpo se eliminan para minimizar la respuesta inmunitaria contra los propios tejidos del cuerpo. Las células que reaccionan débilmente a las propias células del cuerpo, pero que tienen receptores altamente específicos en la superficie celular que les permiten reconocer una molécula extraña o antígeno, permanecen. Este proceso ocurre durante el desarrollo fetal y continúa durante toda la vida. La especificidad de este receptor está determinada por la genética del individuo y está presente antes de que se introduzca o se encuentre una molécula extraña en el cuerpo. Por lo tanto, es la genética y no la experiencia lo que inicialmente proporciona una amplia gama de células, cada una capaz de unirse a una molécula extraña específica diferente. Una vez que sean inmunocompetentes, las células T y B migrarán al bazo y los ganglios linfáticos, donde permanecerán hasta que sean llamadas durante una infección. Las células B están involucradas en la respuesta inmune humoral, que ataca a los patógenos sueltos en la sangre y la linfa, y las células T están involucradas en la respuesta inmune mediada por células, que ataca a las células infectadas.

Figura 12.12: Esta micrografía electrónica de barrido muestra un linfocito T. Las células T y B son indistinguibles por microscopía óptica, pero pueden diferenciarse experimentalmente sondeando sus receptores de superficie. (crédito: modificación del trabajo por datos de barra de escala del NCI de Matt Russell)


Resultados

A pesar de la distribución unimodal, los niveles de CD4 en células T CD4 vírgenes se correlacionan con la capacidad de respuesta

Las células NCD4 muestran una distribución unimodal de los niveles de CD4. Para examinar si esta población aparentemente homogénea tiene alguna consecuencia funcional, clasificamos las células NCD4 esplénicas de ratón (CD4 + CD25-CD44-CD62L +) en los deciles más brillantes (NCD4hi) y más opacos (NCD4lo) de los niveles de CD4 (Figura 1A). No hubo superposición en los niveles de CD4 de estas poblaciones clasificadas, que típicamente diferían aproximadamente dos veces (Figura 1A). A continuación, caracterizamos estas células NCD4hi y NCD4lo clasificadas en términos funcionales. Las células purificadas se activaron con anticuerpos monoclonales (mAb) anti-CD3 + anti-CD28 recubiertos en placa durante 18 horas y se estimó la frecuencia de células que mostraban inducción de CD69 como marcador de activación temprana. Proporciones más pequeñas de células NCD4lo que de células NCD4hi expresaron CD69 en múltiples concentraciones de anti-CD3 (Figuras 1B y C). Además, las células NCD4lo produjeron menos IL-2 a las 48 horas (Figura 1D) e incorporaron menos (3H) -timidina a las 60 horas posteriores a la activación (Figura 1E). La mala proliferación de células NCD4lo activadas también se confirmó en un ensayo de dilución de éster succinimidílico de carboxifluoresceína (CFSE) (consulte el archivo adicional 1: Figura S1A-B). Examinamos la posibilidad de que el anticuerpo anti-CD4 se uniera durante las señales de clasificación de manera diferencial a las células NCD4hi y NCD4lo, al reposar las células clasificadas durante 24 horas en IL-2 antes de estimularlas con anti-CD3 + anti-CD28 durante 48 horas. La diferencia en sus respuestas proliferativas persistió, lo que indica que no estaba relacionada con ningún artefacto de señalización mediado por anti-CD4 (Figura 1F).

A pesar de la distribución unimodal, los niveles de CD4 en células T CD4 vírgenes se correlacionan con la capacidad de respuesta. A. Estrategia de activación utilizada para clasificar las células NCD4lo y NCD4hi de ratones de seis a ocho semanas de edad. El panel derecho muestra el perfil de clasificación para las celdas NCD4hi y NCD4lo. B. La expresión de CD69 en anti-CD3 + anti-CD28 (3 μg / ml cada uno) estimuló las células NCD4lo y NCD4hi 16 horas después de la activación. Los números indican proporciones representativas de células CD69 + en células NCD4hi (negro) y NCD4lo (gris). C. Proporciones de células CD69 + en una curva de dosis-respuesta con 3 μg / ml de anti-CD28 y titulando las concentraciones de anti-CD3 como se muestra. (Media ± EE, n = 4 n.s .: no significativo). D. Cantidad de IL-2 detectada 48 horas después de la estimulación con anti-CD3 + anti-CD28 en sobrenadantes de cultivo. (Media ± SE, n = 3 Valores de fondo mostrados como una línea). mi. Ensayo de incorporación de 3H-timidina para medir la proliferación 60 horas después de la estimulación con anti-CD3 + anti-CD28. (Media ± EE de cultivos por triplicado, 1 de experimentos & gt7). F. Ensayo de incorporación de 3H-timidina en células NCD4hi y NCD4lo clasificadas cultivadas in vitro con IL-2 durante 24 horas antes de la estimulación con anti-CD3 + anti-CD28 durante 60 horas. (Media ± EE de cultivos por triplicado, uno de los tres experimentos). GRAMO. Proporción de células positivas para azul tripán 16 horas después de la activación (Media ± SE, n = 6, datos representativos de cuatro experimentos). H. Niveles de citocinas en sobrenadantes de in vitro ceba y recupera las células NCD4hi y NCD4lo. I. Relaciones de IFNγ / IL-4 y media ± EE calculada en base a los valores de absorbancia. SE, error estándar.

Dado que la inducción de IL-2 fue diferente entre las células NCD4lo y NCD4hi, probamos si la suplementación con IL-2 exógena podía eliminar la diferencia. Cuando se agregó IL-2 exógena (10 U / ml) durante la activación, las células NCD4lo mostraron cierta mejora en las respuestas proliferativas a concentraciones más bajas de anti-CD3, pero en ningún momento sus respuestas alcanzaron los niveles alcanzados por las células NCD4hi (consulte el archivo adicional 1: Figura S1C), lo que sugiere que, si bien la producción diferencial de IL-2 puede contribuir a la diferencia, es poco probable que represente la única explicación. Hubo una muerte celular inducida por activación más prominente en las células NCD4lo a las 24 horas posteriores a la activación, según lo puntuado por la tinción con azul tripán, que en las células NCD4hi (Figura 1G).

También probamos la capacidad de las células NCD4hi y NCD4lo clasificadas para diferenciar in vitro en respuesta a condiciones de activación no polarizantes (descritas en detalle en Métodos). Sobrenadantes de cultivos de células NCD4hi y NCD4lo cebados in vitro con anti-CD3 + anti-CD28 durante tres días y luego reestimulado con dosis de titulación de anti-CD3 se analizaron para IFNγ e IL-4. Las células efectoras generadas a partir de células NCD4lo produjeron más IL-4 en comparación con las de las células NCD4hi (Figura 1H). La dominancia relativa Th1 / Th2, indicada por la relación IFNγ / IL-4, fue significativamente menor en las células NCD4lo diferenciadas (Figura 1I).

Las células NCD4lo muestran modificaciones fenotípicas complejas, pero no diferencias en los eventos de señalización proximales

CD5 es un regulador negativo de la señalización de TCR [10] y la expresión de CD5 se ha correlacionado inversamente con la capacidad de respuesta de las células T [37]. Por lo tanto, probamos la posibilidad de que niveles más bajos de CD4 pudieran correlacionarse con una mayor expresión de CD5. Se analizaron las células NCD4hi y NCD4lo de ratones B6 jóvenes (Figura 2A) para determinar los niveles de CD5. Cuando se analizaron las células NCD4hi y NCD4lo controladas para determinar la expresión de CD5, era evidente que las células NCD4lo tenían niveles más altos de CD5 (Figura 2B, gráfico logarítmico a la izquierda, lineal a la derecha) en varios ratones analizados (Figura 2C). Esto fue a pesar del hallazgo de que las células NCD4hi eran algo más grandes que las células NCD4lo (Figuras 2D y E). También examinamos los niveles de otros marcadores moleculares en estas poblaciones. Las células NCD4lo mostraron niveles más bajos de TCRβ (Figura 2F, gráficos log y lineales y 2G) que las células NCD4hi, aunque se confirmó que tanto las células NCD4lo como las NCD4hi eran células T CD4 convencionales que expresaban TCRα / β. Las células NCD4lo también expresaron niveles algo más bajos de MHC clase I y CD2, pero niveles más altos de CD54 (consulte el archivo adicional 2: Figura S2A y S2B) en varios ratones examinados. Otra característica probada basada en las diferencias en el tamaño de las células entre las células NCD4lo y NCD4hi fue la masa y el potencial mitocondrial usando tintes indicadores, Mitotracker Green (MG) y Mitotracker Red (MR) [38], [39]. Sin embargo, las células NCD4lo no mostraron diferencias notables con las células NCD4hi en el contenido o potencial mitocondrial (consulte el archivo adicional 2: Figura S2C a S2E). Estos datos indicaron que era probable que las diferencias fenotípicas entre las células NCD4lo y NCD4hi estuvieran reguladas de manera compleja.

Las células NCD4lo muestran niveles más altos de CD5 pero sin diferencias en la señalización proximal. A. Ex vivo análisis de células esplénicas teñidas para mostrar células NCD4lo y NCD4hi controladas. B. Comparación de los niveles de CD5 como gráficos logarítmicos (izquierda) y lineales (derecha) entre las células NCD4hi y NCD4lo. C. Valores de MFI de CD5 para células NCD4hi y NCD4lo (Media ± SE, uno de los tres experimentos). D. Comparación de la dispersión directa entre células NCD4hi y NCD4lo. mi. Valores de dispersión directa en células NCD4hi y NCD4lo (Media ± SE, uno de los cinco experimentos). F. Comparación de los niveles de TCRβ como gráficos log (izquierda) y lineales (derecha) entre células NCD4hi y NCD4lo. GRAMO. Valores de MFI de TCRβ para células NCD4hi y NCD4lo (Media ± SE, uno de los tres experimentos). H. Perfil representativo de la relación Fluo-3 / Fura-Red en células NCD4hi y NCD4lo en reposo y post-activación. I. Datos agrupados de bazos de ratones independientes que muestran un aumento en la relación Fluo-3 / Fura-Red con el tratamiento anti-CD3 (10 μg / ml) + anti-CD28 (3 μg / ml) J. Datos agrupados para el aumento de veces sobre el fondo en MFI de tinción con pZap-70 en células NCD4hi y NCD4lo activadas con anti-CD3 + anti-CD28, media ± SE. MFI, intensidad de fluorescencia media NCD4, células T CD4 no tratadas SE, error estándar TCR, receptor de células T.

Dado que los resultados proliferativos aguas abajo de la activación de TCR diferían entre las células NCD4lo y NCD4hi, a continuación examinamos los eventos de señalización proximales después de la ligadura con anti-CD3 + anti-CD28. El flujo de calcio inducido por la activación (medido por un aumento en las relaciones Fluo-3 / Fura-Red) era indistinguible entre las células NCD4hi y NCD4lo (Figura 2H, 2I y archivo adicional 2: Figura S2F). De manera similar, los niveles totales de Zap-70 fueron comparables entre las células NCD4hi y NCD4lo (consulte el archivo adicional 2: Figura S2G, panel izquierdo), y la inducción de la fosforilación de Zap-70 tras la activación durante cinco minutos no difirió entre las células NCD4lo y NCD4hi (Figura 2J y archivo adicional 2: Figura S2G, paneles central y derecho como diagramas log y lineales). Del mismo modo, los niveles totales de Lck fueron comparables en las células NCD4lo y NCD4hi, y el grado de inducción de p-Lck a los cinco minutos posteriores a la activación fue similar entre ellos (consulte el archivo adicional 2: Figura S2H). Juntos, estos datos sugieren que la señalización proximal no es diferente entre las células NCD4hi y NCD4lo, y que las diferencias entre ellas pueden encontrarse más abajo.

La hipo-respuesta asociada con las células NCD4lo se desarrolla exclusivamente en la periferia y también se observa en las células T monoclonales.

Para ver si estas propiedades de las células NCD4hi y NCD4lo son una característica intrínseca en el desarrollo de poblaciones NCD4, probamos células CD8-CD4 + CD24-Qa2 + NCD4 positivas simples (SP) tímicas maduras. Cuando estas células se activaron para identificar las células CD4lo y CD4hi (Figura 3A, diagramas log y lineales), fue evidente que no muestran diferencias en el tamaño de la celda (Figura 3A, panel derecho) o en los niveles de CD5 (Figura 3B, log y lineal parcelas). Cuando estos timocitos CD4lo y CD4hi CD4SP se clasificaron y activaron con anti-CD3 + anti-CD28 recubiertos en placa, respondieron de manera comparable (Figura 3C) a diferencia de las células NCD4lo y NCD4hi de la periferia (Figura 1). Estos datos indican que las diferencias funcionales y fenotípicas observadas entre las células periféricas NCD4lo y NCD4hi no son de origen tímico.

La hipo-respuesta asociada con las células NCD4lo se desarrolla exclusivamente en la periferia y también se observa en las células T monoclonales. A. Ex vivo análisis de células tímicas teñidas para mostrar células CD4lo y CD4hi maduras positivas únicas (gráficos logarítmicos y lineales) y la dispersión directa correspondiente (derecha) (uno de los tres experimentos). B. Niveles de CD5 en escala logarítmica (izquierda) y lineal (derecha) del mismo experimento que en A. C. Ensayo de incorporación de 3H-timidina para medir la proliferación de células CD4lo y CD4hi maduras positivas únicas tímicas clasificadas 60 horas después de la activación con anti-CD3 (1 μg / ml) y anti-CD28 (3 μg / ml) (Media ± EE de cultivos por triplicado , uno de los tres experimentos). D. Incorporación de 3H-timidina a las 60 horas de células NCD4lo y NCD4hi clasificadas de ratones OT-II transgénicos con TCR a concentraciones de titulación de péptido OVA-II con DC B6 irradiadas como APC (media ± EE de cultivos por triplicado, uno de cuatro experimentos). mi. Cantidad de IL-2 estimada de los sobrenadantes 48 horas después de la estimulación. Datos de uno de los cuatro experimentos. APC, CD de células presentadoras de antígeno, células dendríticas NCD4, células T CD4 sin tratamiento previo, TCR con error estándar, receptor de células T.

Para examinar si la hiporrespuesta de las células NCD4lo podría atribuirse plausiblemente a diferencias en el repertorio normal de TCR policlonal [40], clasificamos las células esplénicas NCD4hi y NCD4lo de ratones transgénicos para un TCR restringido por MHCII (OT-II) y las estimulamos células clasificadas con concentraciones de titulación del péptido de ovoalbúmina afín (OVA-II) presentado por células dendríticas derivadas de médula ósea (BMDC) como células presentadoras de antígeno (APC). Las células NCD4lo OT-II respondieron mal al péptido afín y produjeron menos IL-2 que las células NCD4hi OT-II (Figura 3D y E), lo que demuestra que incluso en células T ingenuas con un solo TCR, los niveles de CD4 se correlacionaron con la capacidad de respuesta.

Las células humanas NCD4lo y NCD4hi muestran propiedades similares a las de los ratones

Probamos si las distinciones observadas entre las células de ratón NCD4lo y NCD4hi también se encontraron en las células CD4 humanas. Para ello, examinamos células NCD4 (CD4 + CD45RA + CD25-) de células mononucleares de sangre periférica humana (PBMC) de donantes sanos. Cuando se examinaron las poblaciones cerradas de NCD4hi y NCD4lo (Figura 4A, panel izquierdo), las células NCD4lo eran de menor tamaño en múltiples donantes (Figura 4A, panel derecho, Figura 4B), de acuerdo con los datos del ratón. Las células NCD4hi y NCD4lo humanas clasificadas mostraron una diferencia de aproximadamente el doble en los valores de intensidad de fluorescencia media (MFI) de CD4 (Figura 4A, panel central) similar a las células de ratón. Tras la activación con mAb anti-CD3 + anti-CD28 recubiertos en placa, las células NCD4hi proliferaron mucho más que las células NCD4lo (Figura 4C). La masa mitocondrial y el potencial de membrana también se evaluaron en estas células usando MG y MR (Figura 4D y F, respectivamente, gráficos logarítmicos izquierdos, gráficos lineales derechos) como para las células de ratón. De manera similar a las células NCD4lo de ratón, las células NCD4lo humanas tampoco mostraron diferencias notables con las células NCD4hi en la masa y el potencial mitocondrial (Figura 4E a G).

Las células NCD4lo y NCD4hi de PBMC humanas muestran propiedades similares a las de las células de ratón. A. Una estrategia de activación representativa para células NCD4lo y NCD4hi (izquierda), superposición de histograma de células NCD4lo y NCD4hi clasificadas (centro) y análisis de las mismas células para determinar su tamaño (derecha). B. Dispersión hacia adelante para células NCD4hi y NCD4lo de donantes individuales (Media ± SE). C. Incorporación de 3H-timidina en respuesta a dosis tituladas de anti-CD3 y 3 μg / ml de anti-CD28 60 horas después de la activación (Media + EE de cultivos por triplicado de uno de cuatro donantes independientes). D. Superposiciones de histograma para tinción de MG en escala logarítmica (izquierda) y lineal (derecha) en NCD4lo y NCD4hi. mi. MFI para MG en células NCD4hi y NCD4lo de seis donantes individuales (media ± EE). F. Superposiciones de histograma para tinción de RM en escala logarítmica (izquierda) y lineal (derecha) en NCD4lo y NCD4hi. GRAMO. MFI para MR en células NCD4hi y NCD4lo de seis donantes individuales (media ± EE). MFI, intensidad de fluorescencia media MG, Mitotracker Green MR, Mitotracker Red NCD4, PBMC de células T CD4 sin tratamiento previo, células mononucleares de sangre periférica SE, error estándar.

Consecuencias de la residencia periférica en las células T NCD4

Los datos hasta ahora sugieren que la asociación entre los niveles de CD4 y el fenotipo funcional fue una característica inducida periféricamente. Para investigar esto más a fondo, comenzamos clasificando las células esplénicas NCD4lo y NCD4hi. Marcamos estas células con tintes verde y violeta para su identificación, las mezclamos en proporción 1: 1 y las transferimos por vía intravenosa (i.v.) a receptores de tipo salvaje (WT). El día 4 después de la transferencia, se identificaron las células NCD4 del donante en los bazos del receptor y se analizaron sus niveles de CD4. La comparación de los niveles de CD4 en las células NCD4hi y NCD4lo antes (d0) y después de la transferencia (d4), realizada en paralelo, mostró que las células NCD4lo transferidas de forma adoptiva seguían mostrando niveles de CD4 casi inalterados que eran inferiores a los de las células NCD4hi transferidas (Figura 5A, izquierda y derecha). gráficos de registro de los paneles centrales, gráfico lineal del panel derecho). Los niveles de CD4 en las células NCD4hi disminuyeron desde los niveles d0 hasta el día 4 después de la transferencia, lo que indica que las células T CD4 vírgenes pierden los niveles de CD4 con el tiempo en la periferia. Sin embargo, a pesar de esta disminución, las células NCD4hi continuaron teniendo niveles de CD4 más altos que las células NCD4lo hasta el día 7 después de la transferencia (Figura 5B). En particular, no hubo una diferencia apreciable en la capacidad de las células transferidas para sobrevivir en vivo, al menos por un período de una semana (Figura 5C). Estos datos sugieren que los niveles de CD4 no cambian al azar en vivo pero es probable que se reduzcan con el tiempo, quizás con una residencia más prolongada.

Consecuencias de la residencia periférica en células T NCD4. A. Niveles de CD4 en células NCD4lo (izquierda y derecha) y NCD4hi (centro y derecha) clasificadas y marcadas diferencialmente antes del (día 0) y cuatro días después de la transferencia. Panel izquierdo y medio: gráficos de registro, panel derecho: una superposición en escala lineal (uno de los tres experimentos). B. Valores de MFI de CD4 para células NCD4lo y NCD4hi siete días después de la transferencia. Cada círculo representa un ratón receptor individual y la línea horizontal indica la media ± SE. C. El número de células NCD4hi y NCD4lo transferidas recuperadas de bazos de ratones receptores individuales siete días después de la transferencia se muestra como media ± EE (uno de dos experimentos). D. Incorporación de 3H-timidina en células OT-II estacionadas en ratones WT durante una o cinco semanas en respuesta a concentraciones de titulación del péptido OVA-II. Datos normalizados para 200 células OT-II (media ± EE de cultivos por triplicado 1 de experimentos & gt7). La línea horizontal indica cpm de fondo. mi. Niveles de IL-2 en sobrenadantes de cultivo de un experimento representativo como en el panel D. La línea horizontal indica niveles de IL-2 de fondo (uno de cinco experimentos). F. Superposiciones de histograma que muestran los niveles de CD4 como logaritmos y gráficos lineales de células OT-II estacionadas durante una semana u ocho semanas. GRAMO. Niveles de CD4 MFI de células OT-II aparcadas durante mucho tiempo (& gt4 semanas) y guardadas brevemente (& lt2 semanas) (Media ± SE, uno de seis experimentos). MFI, intensidad de fluorescencia media NCD4, células T CD4 vírgenes SE, error estándar WT, tipo salvaje.

También utilizamos el entorno linforepleto de ratones congénicos WT para analizar las consecuencias de la residencia periférica prolongada en la función de las células T NCD4. A los ratones B6.SJL se les administraron 5 × 10 6 células OT-II y las respuestas proliferativas de estas células donantes in vitro se analizaron de una a ocho semanas después. Celdas OT-II estacionadas durante cinco semanas en vivo respondieron mal en términos de proliferación y producción de IL-2 que los aparcados durante una semana (Figura 5D y E). Cuando se analizaron los niveles de CD4 en estas células OT-II estacionadas, las células OT-II estacionadas durante una semana mostraron niveles de CD4 más altos en comparación con las células estacionadas durante ocho semanas (Figura 5F, gráfico logarítmico y lineal). Cuando se compararon las células OT-II aparcadas durante menos de dos semanas con las aparcadas durante más de cuatro semanas utilizando datos de múltiples experimentos, se encontraron diferencias significativas en sus niveles relativos de CD4 (Figura 5G). Las células DO11.10 estacionadas en ratones Balb.c durante seis meses mostraron niveles de CD4 más bajos en comparación con las estacionadas durante dos semanas (consulte el archivo adicional 3: Figura S3A y S3B).

Consecuencias de la señalización tónica prolongada y la ausencia de señalización tónica en células T vírgenes

Los datos hasta ahora sugirieron la hipótesis de que los niveles de CD4 y la capacidad de respuesta de las células NCD4 se redujeron con el aumento de la duración de la residencia periférica. Durante la residencia periférica, las células NCD4 reciben señales tónicas mediadas por MHCII. Para probar si la reducción en los niveles de CD4 y la pérdida de capacidad de respuesta estaban relacionadas con la señalización tónica mediada por MHCII, "estacionamos" células NCD4 OT-II purificadas mediante transferencia adoptiva en ratones receptores sin MHCII o WT. Cuando los receptores fueron sacrificados el día 3 después de la transferencia, el número de células OT-II recuperadas por bazo de receptores nulos de WT y MHCII fueron comparables (Figura 6A), lo que sugiere que es poco probable que haya una diferencia importante en la supervivencia celular o la proliferación homeostática. en los dos grupos en este momento después de la transferencia. Sin embargo, las células NCD4 OT-II recuperadas de los receptores de WT tenían niveles de CD4 más bajos (Figura 6B, diagrama log y lineal y 6C) y niveles de CD5 más altos (Diagramas de registro y lineales de la Figura 6D, y 6E) que las células recuperadas de receptores nulos de MHCII. Cuando estas células se estimularon con el péptido OVA-II afín, las células OT-II aparcadas en receptores nulos para MHCII respondieron mejor que las células correspondientes aparcadas en receptores WT (Figura 6F).

Consecuencias de la señalización tónica prolongada y la ausencia de señalización tónica en células T vírgenes. A. El número de células NCD4 OT-II transferidas adoptivamente se recuperaron de los bazos tres días después de la transferencia a ratones WT y sin MHCII (uno de los tres experimentos independientes). B. Comparación de los niveles de CD4 (representados en el registro a la izquierda y la escala lineal a la derecha) de las células NCD4 OT-II del donante después de tres días en ratones WT y sin MHCII. C. Datos agrupados, de muestras pareadas que muestran CD4 MFI y media ± SE (uno de los tres experimentos). D. Comparación de los niveles de CD5 (representados en el registro a la izquierda y escala lineal a la derecha) de las células NCD4 OT-II del donante después de tres días en ratones WT y sin MHCII. mi. Datos agrupados, de muestras pareadas que muestran CD5 MFI y media ± SE (uno de los tres experimentos). F. Ensayo de proliferación de células donantes NCD4 OT-II de ratones receptores WT o receptores nulos de MHCII cuatro días después de la transferencia en respuesta al péptido OVA-II en presencia de DC irradiadas de ratones WT. Los datos se normalizaron para 1000 células donantes NCD4 OT-II (Media ± EE de datos de cultivos triplicados representativos de dos experimentos con tres ratones receptores por grupo y por experimento). GRAMO. Tinción DCFDA representativa (representada en el registro a la izquierda y escala lineal a la derecha) para las células OT-II del donante de células de bazo nulas WT o MHCII siete días después de la transferencia. H. Datos agrupados, de muestras pareadas que muestran valores DCFDA MFI (Media ± SE, uno de tres experimentos) en receptores WT o sin MHCII siete días después de la transferencia. DC, células dendríticas DCFDA, diacetato de 2-7-diclorofluorescina MFI, intensidad de fluorescencia media NCD4, células T CD4 vírgenes SE, error estándar WT, tipo salvaje.

Dado que la acumulación de ROS es un sello común de las células senescentes [21] - [23], examinamos la posibilidad de que el estacionamiento más prolongado de las células OT-II NCD4 en receptores WT frente a receptores nulos de MHCII también puede conducir a diferencias en los niveles de ROS en ellos. Cuando las células NCD4 OT-II se estacionaron durante diez días en receptores WT o sin MHCII, y se examinaron sus niveles de intensidad de tinción para el colorante indicador ROS 2-7-diacetato de diclorofluorescina (DCFDA), las células estacionadas en ratones WT mostraron niveles de ROS más altos que las celdas estacionadas en receptores nulos para MHCII (Figura 6G log y gráficos lineales, y 6H).

Residencia prolongada en vivoconduce a la pérdida de funcionalidad y la acumulación de ROS en las células NCD4

A continuación, examinamos si los niveles de ROS diferían en las células estacionadas en ratones linforrepletos normales dependiendo de la duración del estacionamiento. Las células OT-II estacionadas durante ocho semanas en ratones linforrepletos congénicos WT mostraron intensidades más altas de tinción con DCFDA en comparación con las células estacionadas durante una semana (Figura 7A, gráficos logarítmicos y lineales). En múltiples experimentos en los que las células OT-II aparcadas durante menos de dos semanas se compararon con las aparcadas durante más de cuatro semanas, se encontraron diferencias significativas en sus intensidades de tinción relativas de DCFDA (Figura 7B).

Residencia prolongada en vivo conduce a la pérdida de funcionalidad y la acumulación de ROS en las células NCD4. A. Superposiciones de histograma (representadas en el registro a la izquierda y escala lineal a la derecha) para DCFDA de células OT-II estacionadas durante una u ocho semanas en ratones WT. B. Valores de DCFDA MFI de células OT-II aparcadas durante mucho tiempo (& gt4 semanas) y aparcadas cortas (& lt2 semanas) (media ± SE, uno de los tres experimentos). C. Incorporación de 3H-timidina en respuesta a la titulación de concentraciones de péptido OVA-II en células OT-II estacionadas durante una o seis semanas en ratones WT (con o sin tratamiento con Euk-134). Datos normalizados a 200 células OT-II (Media ± SE de cultivos por triplicado en uno de tres experimentos). La línea horizontal indica cpm de fondo. DCFDA, diacetato de 2-7-diclorofluorescina MFI, intensidad de fluorescencia media NCD4, ROS de células T CD4 vírgenes, especies de oxígeno reactivo SE, error estándar WT, tipo salvaje.

A continuación, probamos si la captación de ROS podría mejorar la hiporreactividad relativa inducida en las células OT-II por el estacionamiento prolongado. Las células OT-II se transfirieron adoptivamente a receptores WT que recibieron tratamiento en días alternos con vehículo solo o un imitador de superóxido dismutasa (SOD) / catalasa, Euk-134 [41], durante cinco semanas después de la transferencia adoptiva. Los receptores de WT que recibieron células OT-II una semana antes también se utilizaron como grupo de control. Las células OT-II de los receptores tratados con Euk-134 mostraron una mejor respuesta proliferativa al final de las seis semanas de estacionamiento en comparación con las células de los receptores tratados con vehículo, aunque sus respuestas siguieron siendo más pobres que las de las células OT-II estacionadas solo durante una semana (Figura 7C).

Dado que las diferencias en el nivel de ROS se habían hecho evidentes a los 10 días aproximadamente, probamos si un período más corto de tratamiento con Euk-134 era suficiente para mejorar la reactividad de las células OT-II estacionadas. Sin embargo, el tratamiento de 15 días con Euk-134 no produjo ninguna mejora de la reactividad (consulte el archivo adicional 3: Figura S3C). Estos datos sugieren que la contribución mediada por ROS a la hiporreactividad requiere una exposición a ROS bastante prolongada y, por lo tanto, ROS no es claramente el factor principal que impone hiporreactividad en las células NCD4 tras la residencia periférica prolongada.

El eje Erk-DUSP6-miR-181a contribuye a la hiporreactividad de las células T NCD4 durante la residencia periférica

Se ha demostrado que la fosforilación de la familia de tirosina quinasa Erk de proteínas activadas por mitógenos (MAP) es deficiente en muchas células envejecidas, incluidas las células T [6], [8], [42], [43], lo que sugiere que la edad de las células T también puede ser correlacionado con la fosforilación de Erk. Examinamos los niveles basales de p-Erk ex vivo en células NCD4hi y NCD4lo. Las células NCD4lo muestran niveles significativamente más bajos en comparación con las células NCD4hi (gráfico lineal y log de la Figura 8A y 8B). La fosforilación defectuosa de Erk en las células T humanas está regulada por la actividad de DUSP6, que a su vez está controlada por miR-181a [8]. Se informa que las células NCD4 de las personas mayores expresan niveles más bajos de miR-181a (en relación con un miARN de control, miR-142) que las células NCD4 de los jóvenes [8]. Por lo tanto, estimamos los niveles de transcritos de miR-181a y miR-142 en células T de ratón utilizando ensayos de RT-PCR en tiempo real. Los niveles de transcripciones de miR-181a (normalizados a los niveles de transcripción de miR-142) fueron más bajos en las células NCD4lo en comparación con las células NCD4hi (Figura 8C), lo que sugiere además que debido a una residencia periférica más prolongada, las células NCD4lo muestran un patrón similar al informado en las células T NCD4 de personas mayores [8]. De acuerdo con el papel del miRNA-181a en la supresión de la expresión de DUSP6 [8], cuando las células NCD4lo y NCD4hi se trataron con un inhibidor farmacológico de DUSP, (E) -2-bencilideno-3- (ciclohexilamino) -2,3-dihidro- 1H-inden-1-one (BCI) antes de la activación, las células NCD4lo respondieron mejor después del tratamiento con BCI (Figura 8D), mientras que las células NCD4hi no mostraron ningún efecto de BCI. Además, el análisis de las citocinas secretadas por las células NCD4lo y NCD4hi tratadas con BCI y diferenciadas in vitro mostró que la tendencia relativa Th2 de las células NCD4lo se invirtió parcialmente mediante el tratamiento con BCI (Figura 8E).

El eje Erk-DUSP6-miR181a contribuye a la hiporreactividad de las células T NCD4lo. A. Superposiciones de histograma de la línea de base ex vivo p-Erk (trazado en el registro a la izquierda y escala lineal a la derecha) en las células NCD4lo y NCD4hi. B. Datos agrupados de muestras pareadas que muestran valores de P-Erk MFI de línea base (media ± SE) en células NCD4lo y NCD4hi. C. Valores de ΔΔCt de RT-PCR en tiempo real para miR-181a normalizados a miR-142 en células NCD4hi y NCD4lo (media ± SE de cuatro conjuntos de células clasificadas de forma independiente). D. Incorporación de 3H-timidina de células NCD4lo y NCD4hi tratadas o no con BCI antes de la activación (media ± EE de cultivos por triplicado). Datos representativos de cinco ratones, uno de los tres experimentos. mi. Relaciones relativas de IFNγ / IL-4 e IFNγ / IL-13 para células NCD4lo tratadas o no tratadas con BCI durante la respuesta de recuperación. Los datos de tres experimentos independientes se muestran normalizados a las proporciones respectivas para las células NCD4hi como 100%, como una línea de puntos. BCI, (E) -2-benciliden-3- (ciclohexilamino) -2,3-dihidro-1H-inden-1-ona DUSP6, fosfatasa 6 de doble especificidad MFI, intensidad de fluorescencia media NCD4, células T CD4 sin tratamiento previo SE, estándar error.

Las características fenotípicas y funcionales de las células NCD4 de ratones jóvenes con una residencia periférica más prolongada son similares a las células NCD4 de ratones envejecidos

Se ha informado que el tiempo medio de residencia periférica de las células T vírgenes en ratones y personas mayores es más prolongado que en sus homólogos más jóvenes debido a la disminución de la producción tímica con la edad [16,17]. Dado que nuestros datos anteriores sugieren que es probable que las células NCD4lo de ratones jóvenes sean las que tengan una residencia periférica más prolongada, comparamos las células NCD4 de ratones jóvenes (YNCD4) y ​​de ratones viejos (ANCD4) en cuanto a características funcionales y fenotípicas. Ya hemos demostrado que las células ANCD4 responden mal y mueren más fácilmente después de la activación [34]. Observamos que las células ANCD4 tenían niveles de CD4 modesta pero consistentemente más bajos que las células YNCD4 (Figura 9A log y gráfico lineal y 9C). Las células ANCD4 también eran consistentemente más pequeñas que las células YNCD4 (Figura 9B y D). También analizamos la capacidad de las células ANCD4 y YNCD4 clasificadas para diferenciar in vitro en respuesta a condiciones de activación no polarizantes. Sobrenadantes de cultivos de células ANCD4 y YNCD4 cebados in vitro con anti-CD3 + anti-CD28 durante tres días y luego reestimulado con dosis de titulación de anti-CD3 se analizaron para IFNγ, IL-4 e IL-13. Las células ANCD4 así diferenciadas a células efectoras produjeron más IL-4 e IL-13 en comparación con las células YNCD4 (Figura 9E). La dominancia relativa de Th1, indicada por la relación IFNγ / IL-13, fue significativamente menor en las células ANCD4 diferenciadas (Figura 9F). También examinamos los niveles total y p-Erk. Si bien los niveles totales de Erk (escala logarítmica y lineal de la Figura 9G, gráfico inferior) no fueron diferentes entre las celdas ANCD4 y YNCD4 ex vivo, los niveles de p-Erk en el estado de reposo fueron menores en las células ANCD4 (Figura 9G, escala logarítmica y lineal, gráfico superior). Las diferencias en los niveles de pErk fueron significativas (Figura 9H). En múltiples experimentos independientes, los niveles relativos de miR-181a fueron más bajos en las células ANCD4 en comparación con las células YNCD4 (Figura 9I), ampliando las observaciones informadas en células humanas [8]. De acuerdo con el papel del miRNA-181a en la supresión de la expresión de DUSP6 [8], las células ANCD4 respondieron mejor cuando se trataron con un inhibidor farmacológico de DUSP, BCI, antes de la activación (Figura 9J). Es de destacar que no hubo un efecto aparente de BCI en las células YNCD4, a pesar del hecho de que se esperaría que algunas de las células YNCD4 fueran CD4lo y, por lo tanto, habrían mostrado un efecto de BCI. Es probable que la contribución de las células NCD4lo en el volumen de células YNCD4 no sea estadísticamente aparente. Además, el análisis de las citocinas secretadas por las células ANCD4 y YNCD4 tratadas con BCI y diferenciadas in vitro mostró que la tendencia relativa Th2 de las células ANCD4 se invirtió parcialmente mediante el tratamiento con BCI (Figura 9K).

Las células NCD4lo se asemejan a las células T CD4 vírgenes de ratones envejecidos en sus atributos fenotípicos y funcionales. A. Los niveles de CD4 en las células ANCD4 y YNCD4 (representados en el registro a la izquierda y la escala lineal a la derecha) se tiñeron como una mezcla en un solo pocillo. B. Histogramas de dispersión directa representativos para células ANCD4 e YNCD4. C. Comparación de valores de MFI de CD4 de células ANCD4 e YNCD4 (datos medios ± SE representativos de tres experimentos). D. Datos para la dispersión directa de ratones individuales (datos de media ± SE representativos de tres experimentos). mi. Datos representativos que muestran niveles de citocinas en sobrenadantes de in vitro células YNCD4 y ANCD4 preparadas y retiradas. F. Relaciones de IFNγ / IL-13 y media ± EE calculada en base a los valores de absorbancia. GRAMO. Superposiciones de histograma de la línea de base ex vivo p-Erk (arriba) y Erk total (abajo) en las celdas ANCD4 e YNCD4 (trazadas en el registro a la izquierda y escala lineal a la derecha). H. Datos agrupados, de muestras pareadas que muestran valores de P-Erk MFI basales (Media ± SE) en células ANCD4 e YNCD4. I. Valores de ΔΔCt de RT-PCR en tiempo real para miR-181a normalizados a miR-142 en células ANCD4 e YNCD4 (media ± SE de cinco conjuntos de células clasificadas de forma independiente). J. Incorporación de 3H-timidina de células ANCD4 y YNCD4 tratadas o no con BCI antes de la activación (media ± EE de cultivos por triplicado). Datos representativos de seis ratones, uno de los tres experimentos. K. Relación de IFNγ / IL-13 e IFNγ / IL-4 para células YNCD4, ANCD4 tratadas con BCI o ANCD4 no tratadas con BCI durante la respuesta de recuerdo. Datos que representan uno de los cuatro experimentos independientes. ANCD4, linfocitos T CD4 sin tratamiento previo de ratones envejecidos BCI, (E) -2-benciliden-3- (ciclohexilamino) -2,3-dihidro-1H-inden-1-ona MFI, intensidad de fluorescencia media SE, error estándar YNCD4, sin tratamiento previo Células T CD4 de ratones jóvenes.


El envejecimiento y el sistema inmunológico: centrarse en las células T ingenuas

El sistema inmunológico humano proporciona nuestras defensas contra los patógenos. Esta entrada de blog se centra en la investigación de las células T. una familia de células del sistema inmunológico. La investigación es relevante para el envejecimiento porque desafía la visión tradicional de que el número y la potencia de las células T disminuyen con el envejecimiento avanzado, lo que hace que el cuerpo sea cada vez más susceptible a las enfermedades, y que esencialmente no se puede hacer nada al respecto.

Descripción general & # 8211 el sistema inmunológico y las células T

Al igual que los Departamentos de Defensa y Seguridad Nacional de EE. UU., Nuestro sistema inmunológico incluye muchos subsistemas y componentes complejos que interactúan. De hecho, los seres humanos tienen dos sistemas inmunitarios que interactúan, el sistema inmunológico innato, que es más antiguo y común a las especies más primitivas, un sistema que ofrece respuestas fijas a los patógenos y un sistema inmunológico adaptativo que no solo defiende contra los patógenos, sino que aprende sobre ellos de manera mejor. para proteger el cuerpo en el futuro. " Los Sistema inmune innato comprende las células y los mecanismos que defienden al huésped de la infección por otros organismos de manera inespecífica. Esto significa que las células del sistema innato reconocen y responden a los patógenos de manera genérica, pero a diferencia del sistema inmunológico adaptativo, no confiere inmunidad protectora o de larga duración al huésped. [1] Los sistemas inmunitarios innatos brindan una defensa inmediata contra las infecciones y se encuentran en todas las clases de vida animal y vegetal (ref) ”. "Los sistema inmunológico adaptativo está compuesto por procesos y células sistémicas altamente especializadas que eliminan o previenen el crecimiento de patógenos. Se cree que surgió en los primeros vertebrados con mandíbula, el sistema inmune adaptativo o & # 8220specific & # 8221 es activado por el sistema inmune innato "no específico" y evolutivamente más antiguo (que es el principal sistema de defensa del huésped contra patógenos en casi todos los demás cosas vivas). La respuesta inmune adaptativa proporciona al sistema inmune de los vertebrados la capacidad de reconocer y recordar patógenos específicos (para generar inmunidad) y de montar ataques más fuertes cada vez que se encuentra el patógeno. Es inmunidad adaptativa porque el sistema inmunológico del cuerpo se prepara para los desafíos futuros (ref) ”.

Las células T junto con las células B son componentes del sistema inmunológico adaptativo. " Células T o Linfocitos T pertenecen a un grupo de glóbulos blancos conocido como linfocitos y desempeñan un papel central en la inmunidad mediada por células. Se pueden distinguir de otros tipos de linfocitos, como las células B y las células asesinas naturales (células NK) por la presencia de un receptor especial en su superficie celular llamado Receptores de células T (TCR). La abreviatura T , en célula T , significa timo, ya que este es el principal órgano responsable de la maduración de las células T. Se han descubierto varios subconjuntos diferentes de células T, cada uno con una función distinta (ref) ". Los subconjuntos son: 1.1 Auxiliar, 1.2 Citotóxico, 1.3 Memoria, 1.4 Regulatorio, 1.5 Asesino natural, 1.6 γδ. Cada uno juega su propio papel especializado en el sistema inmunológico adaptativo.

“Las células del sistema inmunológico adaptativo son un tipo de leucocito, llamado linfocito. Las células B y las células T son los principales tipos de linfocitos. El cuerpo humano tiene alrededor de 2 billones de linfocitos, que constituyen el 20-40% de los glóbulos blancos (WBC), su masa total es aproximadamente la misma que la del cerebro o el hígado. [2] La sangre periférica contiene entre el 20 y el 50% de los linfocitos circulantes, el resto se mueve dentro del sistema linfático. [2] Las células B y las células T se derivan de las mismas células madre hematopoyéticas multipotentes y son morfológicamente indistinguibles entre sí hasta que se activan. [3] Las células B juegan un papel importante en la respuesta inmune humoral, mientras que las células T están íntimamente involucradas en las respuestas inmunes mediadas por células. Sin embargo, en casi todos los demás vertebrados, las células B (y las células T) son producidas por células madre en la médula ósea. [3] Las células T viajan y se desarrollan en el timo, de donde derivan su nombre. En los seres humanos, aproximadamente el 1-2% del conjunto de linfocitos recircula cada hora para optimizar las oportunidades de que los linfocitos específicos de antígeno encuentren su antígeno específico dentro de los tejidos linfoides secundarios [4] (ref) ".

“En un animal adulto, los órganos linfoides periféricos contienen una mezcla de células B y T en al menos tres etapas de diferenciación:

· Células vírgenes que han madurado, abandonado la médula ósea o el timo, han entrado en el sistema linfático, pero que aún no han encontrado su antígeno afín,

· Células efectoras que han sido activadas por su antígeno afín y que participan activamente en la eliminación de un patógeno.

· Células de memoria: los supervivientes de infecciones pasadas durante mucho tiempo (ref.) ”.

Timocitos son células progenitoras hematopoyéticas presentes en el timo. Timopoyesis es el proceso en el timo por el cual los timocitos se diferencian en linfocitos T maduros (células T) (ref) ”. El timo proporciona una serie de microambientes especializados necesarios para la maduración adecuada de las células T. Los factores de transcripción complejos y los miARN están involucrados en la selección de células T de tipo destino (ref) (ref). “Los timocitos deben completar un elaborado programa de desarrollo en el timo para finalmente generar células T que expresen TCR funcionales pero no dañinos ni inútiles. Cada paso del desarrollo coincide con la reubicación dinámica de los timocitos entre microambientes tímicos anatómicamente discretos, lo que sugiere que la migración de los timocitos y # 8217 está estrechamente regulada por su estado de desarrollo. Las quimiocinas producidas por las células del estroma tímico y los receptores de quimiocinas en los timocitos desempeñan un papel indispensable en la orientación de los timocitos en desarrollo hacia los diferentes microambientes (ref) ”.

El envejecimiento y el sistema inmunológico

Uno de los sellos distintivos del envejecimiento avanzado es el debilitamiento del sistema inmunológico adaptativo, a menudo denominado inmunosenescencia. "Estas disfunciones inmunológicas asociadas con la edad son la consecuencia de la disminución tanto de la generación de nuevos linfocitos T y B ingenuos como de la competencia funcional de las poblaciones de memoria (ref)". Esta disminución parece deberse a una variedad de causas. En primer lugar, la involución tímica comienza a una edad temprana. “El timo comienza a encogerse (atrofiarse) después de la adolescencia. Para la mediana edad, es solo alrededor del 15% de su tamaño máximo (ref). Hay fuertes cambios relacionados con la edad en la producción de hormonas (ref). Las personas mayores pueden tomar medicamentos antiinflamatorios como la prednisona que inhiben la función inmunológica. Y los cambios en los patrones de los marcadores epigenéticos alteran la activación de genes para reducir la capacidad de respuesta de las células T con la edad.

En particular, los mecanismos homeostáticos relacionados con las células T vírgenes tienden a desregularse con la edad en primates y humanos. Un informe de 2011 Desregulación relacionada con la edad de la homeostasis de células T vírgenes en seres humanos de edad avanzada concluye: “Nuestros resultados muestran que un menor número de células T vírgenes se asoció con una función tímica más baja y una activación más alta y niveles de células T vírgenes en proliferación. Luego analizamos los números de sjTREC y la longitud relativa de los telómeros de las células T vírgenes clasificadas. Nuestros resultados muestran que el estado aberrante de activación y proliferación se relacionó con números más bajos de sjTREC (un marcador de proliferación periférico) y tanto con niveles más altos de expresión de CD57 como con telómeros más cortos (marcadores relacionados con la senescencia replicativa). Los ancianos muestran una mayor contracción del número de células T vírgenes CD8 y todas las alteraciones homeostáticas fueron más graves en este compartimento. Además, encontramos que el timo funcional bajo muestra una producción de timocitos sesgada por CD4. Tomados en conjunto, nuestros resultados sugieren una desregulación homeostática, que afecta principalmente al subconjunto de células T CD8 ingenuas, lo que lleva a la acumulación de defectos asociados con la edad en, por lo demás, células T fenotípicamente ingenuas ".

El timo también es extremadamente susceptible a las enfermedades. Desnutrición, desequilibrios nutricionales y otros factores desencadenantes de la involución tímica. Ver El timo es un órgano diana común en las enfermedades infecciosas. (2006) y El timo es un objetivo común en la desnutrición y la infección. (2007). La publicación de 2010 Los desequilibrios nutricionales y las infecciones afectan el timo: consecuencias sobre las respuestas inmunitarias mediadas por células T informa: “El timo, donde se produce el desarrollo de los linfocitos T, es el objetivo de la desnutrición secundaria a la deficiencia de energía proteica. Hay una atrofia tímica severa, resultante de la apoptosis masiva de timocitos (que afecta particularmente al subconjunto de células CD4 + CD8 + inmaduras) y disminución de la proliferación celular. El microambiente tímico (el compartimento no linfoide que impulsa el desarrollo de las células T intratímicas) también se ve afectado en la desnutrición: se encontraron cambios morfológicos en las células epiteliales tímicas, junto con una disminución de la producción de hormona tímica, así como un aumento del contenido intratímico de proteínas extracelulares. También se pueden observar cambios profundos en el timo en las deficiencias de vitaminas y oligoelementos. Tomando como ejemplo la deficiencia de Zn, existe una atrofia tímica sustancial. Es importante destacar que la deficiencia marginal de Zn en sujetos con SIDA, niños con diarrea y personas mayores, altera significativamente la inmunidad del huésped, lo que resulta en un mayor riesgo de infecciones oportunistas y efectos de mortalidad que se revierten con la suplementación con Zn. Los cambios tímicos también ocurren en las enfermedades infecciosas agudas, incluida una atrofia tímica severa, principalmente debido al agotamiento de los timocitos CD4 + CD8 +, disminución de la proliferación de timocitos, en paralelo a la densificación de la red epitelial y aumento del contenido de la matriz extracelular, con las consiguientes alteraciones. en la migración y exportación de timocitos. En conclusión, el timo está dirigido a varias condiciones de desnutrición, así como a infecciones agudas. Estos cambios están relacionados con la respuesta inmunitaria periférica deteriorada que se observa en personas desnutridas e infectadas. Por lo tanto, las estrategias que inducen la reposición del timo deben considerarse como terapias adyuvantes para mejorar la inmunidad en casos de desnutrición y / o enfermedades infecciosas agudas ”.

Entre los desencadenantes adicionales de la involución tímica se encuentran la presencia de beta catenina, un oncogén (ref) y la presencia de linfoma de células T (ref) (ref).

Investigación reciente

Es posible descubrir formas seguras de detener o revertir la involución tímica y, por lo tanto, mantener activa la glándula del timo en la producción de células T en personas que envejecen. Desde hace varios años, los investigadores han estado buscando enfoques para preservar la funcionalidad de las células T relacionada con la edad mediante la desaceleración, la detención o la reversión de la involución tímica.

La publicación de 2005 Información sobre el envejecimiento y la regeneración del timo relata: “Se cree que el deterioro del sistema inmunológico con el envejecimiento progresivo contribuye a la morbilidad y la mortalidad en los seres humanos de edad avanzada debido al aumento de la incidencia de infecciones, autoinmunidad y cáncer. Se cree que la desregulación de la función de las células T juega un papel fundamental en estos procesos. Una de las consecuencias del envejecimiento del sistema inmunológico es el proceso denominado involución tímica, donde el timo sufre una reducción progresiva de tamaño debido a cambios profundos en su anatomía asociados con la pérdida de células epiteliales tímicas y una disminución de la timopoyesis. Esta disminución en la producción de células T recientemente desarrolladas da como resultado un número reducido de células T vírgenes circulantes y una inmunidad mediada por células deteriorada. Se han presentado varias teorías para explicar esta & # 8216 menopausia tímica & # 8217, incluida la posible pérdida de progenitores tímicos o células epiteliales, una capacidad disminuida para reorganizar los genes receptores de células T y alteraciones en la producción de factores de crecimiento y hormonas. Aunque hasta la fecha ninguna intervención restaura completamente la función tímica en el huésped que envejece, la administración sistémica de diversas citocinas y hormonas o el trasplante de médula ósea han provocado un aumento de la actividad tímica y la producción de células T con la edad ".

Un cuerpo sustancial de investigaciones posteriores se ha centrado en estrategias para restaurar la función tímica. La publicación de revisión de 2010 Estrategias emergentes para impulsar la función tímica informa sobre algunos de estos “En los últimos años, se han desarrollado estrategias estimulantes del timo, regenerativas del timo y protectoras del timo para mejorar y reparar la función del timo en los ancianos y en las personas que se someten a un trasplante de células madre hematopoyéticas. Estas estrategias incluyen el uso de ablación de esteroides sexuales, la administración de factores de crecimiento y diferenciación, la inhibición de p53 y la transferencia de progenitores de células T para aliviar los efectos de la disfunción del timo y la consiguiente deficiencia de células T ”.

Bloqueo de hormonas masculinas

Uno de los enfoques para la renovación tímica se ha basado en el bloqueo de la hormona masculina, ya que estas hormonas parecen estar implicadas en el proceso de involución tímica. En algunas circunstancias, se ha demostrado que los tratamientos que bloquean la hormona sexual masculina revierten la involución tímica relacionada con la edad, pero con efectos secundarios. Según la publicación electrónica de diciembre de 2010 Los glucocorticoides derivados del timo median los efectos de los andrógenos sobre la homeostasis de los timocitos , “Los andrógenos contribuyen al proceso de involución del envejecimiento de la glándula timo. & # 8211. Hemos investigado la influencia de la testosterona en la síntesis ectópica de glucocorticoides (GC) en timocitos, una actividad que recientemente hemos demostrado que es importante para la regulación homeostática de estas células. & # 8212 Proporcionamos aquí un mecanismo no reconocido de cómo los andrógenos contribuyen a la involución tímica estimulando la síntesis local y la liberación de GC en el timo ”.

La relación de los glucocorticoides con la función tímica es compleja y se ha estudiado mucho. Parece que los glucocorticoides pueden desempeñar diferentes funciones. “Aquí, resumimos estos datos y sugerimos que los GC pueden mediar efectos tanto positivos como negativos en el órgano dependiendo de la concentración hormonal local. Los niveles basales de GC podrían promover el crecimiento de timocitos tempranos en ratones jóvenes y niveles elevados, generados a través de una reacción de estrés, apoptosis en estas células. Una pérdida gradual de la síntesis de GC en los TEC durante el envejecimiento podría contribuir a la involución tímica, un proceso hasta ahora inexplicado (ref) ". Ver también Los glucocorticoides sintetizados por timocitos juegan un papel en la homeostasis de los timocitos y están regulados negativamente por la hormona adrenocorticotrópica., ¿Diferentes funciones de los glucocorticoides en la homeostasis de los timocitos? , Los glucocorticoides retrasan la involución tímica asociada a la edad al afectar directamente a los timocitos y Síntesis relacionada con la edad de glucocorticoides en timocitos.

En relación con la reversión del envejecimiento del sistema inmunológico, la senescencia funcional de las células del sistema inmunológico puede no estar asociada con el acortamiento de los telómeros y puede ser reversible.

La publicación de agosto de 2011 Senescencia reversible en células T de memoria CD4 + CD45RA + CD27 humanas relata: “Las infecciones virales persistentes y los síndromes inflamatorios inducen la acumulación de células T con características de diferenciación terminal o senescencia. Sin embargo, el mecanismo que regula la diferenciación en etapa terminal de estas células no está claro. Las células T de memoria efectora (EM) CD4 + humanas (CD27 - CD45RA -) y también las células T EM que reexpresan CD45RA (CD27 - CD45RA + EMRA) tienen muchas características de diferenciación en etapa terminal. Estos incluyen la expresión de KLRG1 y CD57 de superficie, capacidad de replicación reducida, supervivencia disminuida y alta expresión de γH2AX nuclear después de la activación de TCR. Una observación paradójica fue que aunque las células T CD4 + EMRA exhiben una actividad telomerasa defectuosa después de la activación, tienen telómeros significativamente más largos que las células T de memoria central (CM) (CD27 + CD45RA -) y EM (CD27 - CD45RA -) CD4 +. Esto sugirió que la actividad de la telomerasa se inhibió activamente en esta población. Debido a que las citocinas proinflamatorias como el TNF-α inhibieron la actividad de la telomerasa en las células T a través de una vía p38 MAPK, investigamos la participación de la señalización de p38 en las células T CD4 + EMRA. Encontramos que la expresión de p38 total y fosforilada fue más alta en EM y EMRA en comparación con la de otros subconjuntos de células T CD4 +. Además, la inhibición de la señalización de p38, especialmente en las células T CD4 + EMRA, mejoró significativamente su actividad de telomerasa y su supervivencia después de la activación de TCR. Por tanto, la activación de la vía p38 MAPK está directamente implicada en determinadas características de senescencia de las células T CD4 + altamente diferenciadas. En particular, las células T CD4 + EMRA tienen características de senescencia independiente de los telómeros que están reguladas por vías de señalización celular activas que son reversibles ".

Con respecto a esta investigación, un artículo del Science Daily de agosto de 2011 Posibilidad de revertir temporalmente el envejecimiento en el sistema inmunológico informa: “Los investigadores han descubierto un nuevo mecanismo que controla el envejecimiento de los glóbulos blancos. La investigación, publicada en la edición de septiembre de la revista Journal of Immunology, abre la posibilidad de revertir temporalmente los efectos del envejecimiento sobre la inmunidad y podría, en el futuro, permitir la estimulación a corto plazo del sistema inmunológico de las personas mayores. & # 8212 La inmunidad debilitada es un problema grave para las personas mayores. Debido a que nuestro sistema inmunológico se vuelve menos efectivo a medida que envejecemos, sufrimos más infecciones y, a menudo, estas son más graves. Esto tiene un gran impacto en la salud y la calidad de vida. & # 8212 El profesor Arne Akbar de UCL (University College London), quien dirigió esta investigación, explica & # 8220: Nuestro sistema inmunológico se debilita progresivamente a medida que envejecemos porque cada vez que nos recuperamos de una infección, una proporción de nuestros glóbulos blancos se desactiva. & # 8212 Este es un proceso importante que probablemente ha evolucionado para prevenir ciertos cánceres, pero a medida que la proporción de células inactivas aumenta con el tiempo, nuestras defensas se debilitan. & # 8220 Lo que muestra esta investigación es que algunas de estas células están siendo desactivadas activamente en nuestros cuerpos por un mecanismo que no había sido identificado antes como importante en el envejecimiento del sistema inmunológico. Si bien no quisiéramos reactivar estas células de forma permanente, ahora tenemos una idea de cómo despertarlas temporalmente de su letargo, solo para darle un pequeño impulso al sistema inmunológico. & # 8221

los Artículo de Science Daily continúa refiriéndose a la hipótesis del acortamiento de los telómeros de la senescencia de las células inmunes: “Hasta ahora, se pensaba que el envejecimiento de las células inmunitarias estaba determinado en gran medida por la longitud de las tapas especiales en los extremos de nuestro ADN. Estas tapas, llamadas telómeros, se acortan cada vez que se multiplica un glóbulo blanco hasta que, cuando se acortan demasiado, la célula se desactiva permanentemente. Esto significa que nuestras células inmunes tienen una vida útil incorporada de efectividad y, a medida que vivimos más, esto ya no es suficiente para brindarnos protección en la vejez. & # 8212 Sin embargo, cuando el equipo del profesor Akbar & # 8217s tomó algunas muestras de sangre y miró de cerca los glóbulos blancos, vieron que algunos estaban inactivos y, sin embargo, tenían telómeros largos. Esto les dijo a los investigadores que debe haber otro mecanismo en el sistema inmunológico que provoque la desactivación de las células que es independiente de la longitud de los telómeros. & # 8212 El profesor Akbar continúa & # 8220 Descubrir que estas células inactivas tenían telómeros largos fue realmente emocionante, ya que significaba que no podían desactivarse permanentemente. Fue como si un entrenador de fútbol descubriera que algunos jugadores estrella que todos pensaban que se habían retirado para siempre podían ser obligados a volver a jugar en un último juego importante. & # 8221 & # 8212 Cuando los investigadores bloquearon esta vía recién identificada en el laboratorio, encontraron que los glóbulos blancos parecían reactivarse. Los medicamentos que bloquean esta vía ya se están desarrollando y probando para su uso en otros tratamientos, por lo que el siguiente paso en esta investigación es explorar más a fondo si los glóbulos blancos podrían reactivarse en las personas mayores y qué beneficios podría traer esto. & # 8212 El profesor Akbar continúa & # 8220 Esta investigación abre la emocionante posibilidad de dar al sistema inmunológico de las personas mayores un impulso temporal para ayudarles a combatir las infecciones, pero esta no es una fuente de eterna juventud. Es perfectamente normal que nuestro sistema inmunológico se vuelva menos eficaz y existen buenas razones evolutivas para ello. Estamos muy lejos de tener suficiente conocimiento del envejecimiento para considerar el rejuvenecimiento permanente de los glóbulos blancos, si es que es posible. & # 8221 & # 8212 El profesor Douglas Kell, director ejecutivo del Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas, dijo: & # 8220 Este es un ejemplo fantástico del valor de profundizar nuestra comprensión de la biología celular fundamental. Este trabajo ha descubierto un proceso nuevo e imprevisto que controla cómo cambia nuestro sistema inmunológico a medida que envejecemos. Además, al explorar en detalle cómo funcionan nuestras células, ha abierto la posibilidad de ayudar al sistema inmunológico de las personas mayores utilizando medicamentos que ya se están probando y desarrollando.Al aumentar la incidencia y la gravedad de la infección, la inmunidad debilitada daña gravemente la salud y la calidad de vida de las personas mayores, por lo que esta investigación es muy valiosa. & # 8221

Con el envejecimiento, ciertas células T ingenuas sobreviven selectivamente más tiempo que otras y son más protectoras.

También publicado en agosto de 2011, la publicación Desgaste no aleatorio del conjunto de células T CD8 + vírgenes con envejecimiento regido por interacciones TCR: pMHC informa: “La inmunidad contra nuevas infecciones disminuye en el último cuartil de vida, al igual que el número de células T vírgenes. El mantenimiento periférico de las células T vírgenes a lo largo de la vida es necesario porque su producción disminuye drásticamente en la pubertad, como resultado de la involución tímica. Informamos que este mantenimiento no es aleatorio en el envejecimiento avanzado. Como el número y la diversidad de células T CD8 + vírgenes disminuyeron con el envejecimiento, las células supervivientes experimentaron tasas más rápidas de proliferación homeostática, se seleccionaron por su alta avidez por el receptor de células T: pMHC y el fenotipo "similar a la memoria" adquirido preferentemente. Estos precursores de alta avidez respondieron preferentemente a la infección y exhibieron una fuerte función antimicrobiana. Por lo tanto, la avidez del receptor de células T por auto-pMHC proporciona un mecanismo de corrección de pruebas para mantener algunas de las células T más aptas en el repertorio ingenuo que de otro modo se desmorona, proporcionando un grado de compensación por defectos numéricos y de diversidad en las células T viejas ".

Un agosto de 2011 Ciencia diaria artículo Envejecimiento: las células T que sobreviven más tiempo pueden proteger mejor contra infecciones como la gripe informes sobre la misma investigación : “ El envejecimiento provoca una disminución selectiva en el número y la función de las células T & # 8212 un tipo de glóbulo blanco involucrado en el sistema inmunológico & # 8217s respuesta a la infección & # 8212 y las células T que sobreviven por más tiempo pueden proteger mejor contra infecciones como la gripe, según un estudio dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Arizona & # 8212 Tucson. El hallazgo puede llevar a apuntar a estas células con vacunas que aumenten su número y mejoren la protección contra las enfermedades en los adultos mayores. La disminución de la función inmunológica con la edad se considera el factor contribuyente más importante para los adultos mayores y el aumento de la susceptibilidad a las infecciones y la disminución de las respuestas a las vacunas. La mejora de la función de las células T puede resultar en una mejora de la inmunidad. & # 8211 & # 8220 Hemos descubierto que el envejecimiento provoca el desgaste selectivo de las células T que nos defienden contra nuevas infecciones que no habíamos encontrado antes. No todas las células T envejecen igual y las que sobrevivirán más tiempo tienen características especiales que pueden permitirles protegerse mejor contra infecciones como la gripe & # 8221, dice el autor principal del estudio, Janko Nikolich-Žugich, MD, PhD, presidente de la Departamento de Inmunobiología, codirector del Arizona Center on Aging, y Elizabeth Bowman Profesora de Investigación Médica en la Facultad de Medicina de la UA, y miembro del Instituto UA BIO5. & # 8220 Ahora sabemos que hay algunas células buenas que pueden ser atacadas por vacunación para expandir su número y lograr protección ”.

Trasplante autólogo de médula ósea

El trasplante autólogo de médula ósea es otra estrategia para la restauración de la función tímica y la prolongación de la producción de células T vírgenes. Ver Restauración del tímico microambiente celular después de un autotrasplante de médula ósea .

Parece que la involución del timo, como muchos otros cambios relacionados con el envejecimiento, depende en gran medida de factores epigenéticos, por lo que los cambios relacionados con la edad son potencialmente detenidos o reversibles mediante intervenciones epigenéticas.

Parece haber una cantidad significativa de investigación actual relacionada con los mecanismos epigenéticos y las vías de activación de genes relacionados con la génesis y homeostasis de las células T. Por ejemplo, varias publicaciones se han ocupado de la expresión de Foxp3 y NF-kappaB en células T reguladoras. De La metilación del ADN controla la expresión del gen Foxp3 : "Juntos, nuestros datos sugieren que TSDR es un elemento importante sensible a la metilación que regula la expresión de Foxp3 y demuestran que la impronta epigenética en esta región es fundamental para el establecimiento de un linaje estable de Treg (células T reguladoras)". Otras publicaciones relacionadas incluyen Mecanismos epigenéticos de regulación de la expresión de Foxp3 , El desarrollo de las células t reguladoras Foxp3 (+) está impulsado por el realceosoma c-Rel , Factor nuclear: kappa B modula el desarrollo de células T reguladoras regulando directamente la expresión del factor de transcripción Foxp3 , y las publicaciones de 2011 Notch3 y las vías de señalización canónicas NF-kappaB regulan cooperativamente la transcripción de Foxp3 . La activación de NF-κB intrínseca a las células es fundamental para el desarrollo de células T reguladoras naturales en ratones .

Ciertos suplementos dietéticos parecen proteger contra la involución tímica y facilitan timopoyesis en personas de edad avanzada

Uno de esos suplementos es el zink, como se sugiere en la publicación de 2006 Correlación entre el estado del zinc y la función inmunológica en los ancianos . La publicación de 2009 La suplementación con zinc aumenta el estado del zinc y la timopoyesis en ratones de edad avanzada informa “Nuestro objetivo en este estudio fue comprender cómo la suplementación de zinc en la dieta afecta la timopoyesis en ratones de edad avanzada. Presumimos que el estado de zinc deteriorado asociado con el envejecimiento mediaría en la disminución de la función y la producción tímica y que la restauración de las concentraciones plasmáticas de zinc a través de la suplementación con zinc mejoraría la timopoyesis y las funciones tímicas. & # 8212 Tomados en conjunto, nuestros resultados mostraron que en ratones, la suplementación con zinc puede revertir algunos defectos tímicos relacionados con la edad y puede ser de considerable beneficio para mejorar la función inmunológica y la salud general en poblaciones de edad avanzada ”. La publicación de 2009 El sistema inmunológico y el impacto del zinc durante el envejecimiento informó “El oligoelemento zinc es esencial para el sistema inmunológico, y la deficiencia de zinc afecta múltiples aspectos de la inmunidad innata y adaptativa. Existen paralelismos notables en los cambios inmunológicos durante el envejecimiento y la deficiencia de zinc, incluida una reducción en la actividad del timo y las hormonas tímicas, un cambio del equilibrio de las células T auxiliares hacia las células T auxiliares tipo 2, disminución de la respuesta a la vacunación y funciones deterioradas. de células inmunes innatas. Muchos estudios confirman una disminución de los niveles de zinc con la edad. La mayoría de estos estudios no clasifican a la mayoría de los ancianos como deficientes en zinc, pero incluso la privación marginal de zinc puede afectar la función inmunológica. En consecuencia, la suplementación oral de zinc demuestra el potencial para mejorar la inmunidad y regula negativamente de manera eficiente las respuestas inflamatorias crónicas en los ancianos. Estos datos indican que una amplia prevalencia de deficiencia marginal de zinc en personas mayores puede contribuir a la inmunosenescencia ".

Otro suplemento dietético posiblemente capaz de proteger contra la involución tímica inducida por glutocortocoides es la DHEA. Esto se sugirió hace algún tiempo en estudios in vitro. La publicación de 1990 Protección de la involución tímica inducida por glucocorticoides por la dehidroepiandrosterona informa: “La dehidroepiandrosterona (DHEA), el esteroide suprarrenal humano secretado con mayor abundancia, no tiene una función específica conocida. A pesar de este hecho, existe una gran cantidad de datos que asocian la DHEA con & # 8220health & # 8221 tanto en el hombre como en los animales de experimentación. La investigación en nuestro laboratorio ha demostrado evidencia de una interacción antagonista entre la DHEA y los glucocorticoides (GC) en el hígado y el tejido adiposo marrón. Presumimos que la DHEA también antagoniza los efectos de la GC en el sistema inmunológico y que este & # 8220 efecto protector inmunológico & # 8221 podría explicar los efectos positivos difusos de la DHEA reportados en la literatura. Los efectos de la GC sobre el sistema inmunológico incluyen la involución del timo cuando se administra a animales in vivo y la muerte de los linfocitos tímicos in vivo con la exposición a estos esteroides. Presumimos que la DHEA bloquearía esta destrucción de timocitos mediada por GC in vivo e in vitro. El pretratamiento con DHEA durante tres días bloqueó aproximadamente el 50% de la involución tímica observada con dexametasona. Los resultados de los experimentos in vitro confirmaron los efectos protectores de la DHEA en animales pretratados. (menos del 50% de la muerte celular en linfocitos de ratones pretratados en comparación con linfocitos de ratones de control). A partir de estos estudios, concluimos que la DHEA protege contra al menos un efecto antiinmune de GC, la lisis de linfocitos tímicos ". También es relevante para los efectos tímicos de la DHEA la publicación de 2010 DHEA y las terapias con testosterona en ratas infectadas con Trypanosoma cruzi están asociadas con tímico cambios

La melatonina es otro suplemento hormonal que puede ejercer un efecto positivo sobre el envejecimiento del sistema inmunológico. La publicación de 2008 Melatonina y el inmune sistema en envejecimiento relata: “enfermedades. La inmunidad innata, celular y humoral exhibe un mayor deterioro con la edad. La melatonina circulante disminuye con la edad y en los últimos años se ha centrado mucho interés en su efecto inmunomodulador. La melatonina estimula la producción de células progenitoras de granulocitos y macrófagos. También estimula la producción de células asesinas naturales y células CD4 + e inhibe las células CD8 +. La melatonina mejora la producción y liberación de varias citocinas de las células asesinas naturales y los linfocitos T auxiliares. La melatonina tiene el valor terapéutico potencial para mejorar la función inmunológica en las personas mayores ".

Walter Pierpaoli, autor de varios libros populares sobre melatonina, ha apoyado durante muchos años la teoría de que el envejecimiento se rige por un programa circadiano de expresión de melatonina que opera en la glándula pineal y que también rige la inmunidad. De su publicación de 1998 Neuroinmunomodulación del envejecimiento. Un programa en la glándula pineal. : “Hemos investigado durante 35 años la relación entre el sistema inmunológico neuroendocrino y timolinfático. En la última década hemos demostrado que la glándula pineal es un adaptador principal y un sincronizador fino de variables ambientales y mensajes endógenos en modificaciones fisiológicas de funciones básicas. En particular, la propia glándula pineal parece regular, a través de la secreción circadiana, nocturna de melatonina, todas las funciones hormonales básicas y también la inmunidad. Hemos demostrado con varios modelos in vivo que este papel fundamental de la glándula pineal decae durante el envejecimiento. El envejecimiento en sí parece ser un evento estrictamente programado por la glándula pineal similar al crecimiento y la pubertad ". Aunque esta teoría y los trabajos populares de Pierpaoli no han sido tomados en serio por muchos investigadores de la longevidad, ahora parece claro que existe algún tipo de ciclo de respuesta inmune circadiano operativo y que la melatonina tiene un efecto sobre la producción o expresión de las células T.

Se afirma que algunos cócteles comerciales de sustancias a base de hierbas tienen poderes para fortalecer el timo y mejorar la inmunidad. Hasta ahora no me he comprometido a investigarlos. Por el momento tiendo a ser escéptico acerca de tales brebajes siempre tomando la posición " Muéstrame la investigación . " Sé que algunas sustancias herbales conocidas tienen efectos tímicos. Por ejemplo, la publicación El estrés oxidativo inducido por el tumor perturba la actividad del factor nuclear kappaB aumenta la muerte de células T mediada por el factor de necrosis tumoral alfa: protección por curcumina sugiere que “la curcumina podría prevenir la atrofia tímica inducida por tumores al restaurar la actividad de NF-kappaB. Investigaciones adicionales sugieren que la neutralización del estrés oxidativo inducido por tumores y la restauración de la actividad de NF-kappaB junto con la reeducación de la vía de señalización del TNF-alfa pueden ser el mecanismo detrás de la protección tímica mediada por la curcumina. Por lo tanto, nuestros resultados sugieren que, a diferencia de muchos otros agentes anticancerígenos, la curcumina no solo carece de efectos inmunosupresores, sino que también actúa como inmunorrestador en el hospedador portador de tumores ”.

Envolviendolo

Se ha dedicado una gran cantidad de esfuerzo de investigación a comprender el desarrollo y la homeostasis de las células T, y los enfoques para preservar la competencia de las células T con el envejecimiento avanzado. Ha habido un progreso limitado con los enfoques hormonales y de trasplante para la renovación del timo y se ha aprendido mucho. Sin embargo, parece que todavía no hemos llegado a ese punto en términos de intervenciones avanzadas de ampliación de la competencia inmunitaria. Sin embargo, nuestro conocimiento de los factores epigenéticos que afectan la génesis y homeostasis de las células T está aumentando rápidamente y esto podría conducir a nuevos enfoques o un ajuste más fino de los más antiguos. Por ahora, parece que el mejor enfoque para mantener una inmunidad fuerte con el envejecimiento es el mantenimiento de la salud general. Además, la suplementación dietética con zinc, DHEA y melatonina puede ser beneficiosa.


RESULTADOS

Trabajos anteriores habían demostrado que los clones establecidos de células T humanas, cultivados en oxígeno al 2%, manifestaban varios cambios medibles en comparación con el cultivo continuo en el aire: crecían durante más tiempo (10 a 15 duplicaciones de población) y aumentaban la expresión de proteínas de choque térmico [16 , 17]. Lo mismo parece aplicarse a MSC [13]. Aquí, nos propusimos probar en nuestras condiciones experimentales si PhysO2 (2% de oxígeno) también fue más favorable para la activación primaria y la diferenciación de las células T dentro de PBMC. De acuerdo con las recomendaciones [8], el área de superficie / volumen en las placas de 24 pocillos que usamos (1,9 cm 2 / 0,4-1 ml) era comparable con el matraz T75 (75 cm 2/125 ml), y por lo tanto, consideró que la deseada O2 se logró después de menos de 24 h [8]. El pH no se vio afectado por las diferentes concentraciones de oxígeno.

Reducción de la proliferación de células T mediada por perlas de TCR / CD28 en PhysO2

Se cultivaron PBMC durante 5 días con perlas recubiertas de αCD3αCD28 al 20% (AtmO2) y 2% (PhysO2) pO2 (Figura 1A, paneles izquierdo y derecho, respectivamente). El perfil CFSE de las células T controladas por CD3 + en PhysO2 indica menos rondas de división celular que en el aire durante el mismo tiempo. La frecuencia de células que se han dividido una vez o no se han dividido en absoluto (1 y 0) es mayor en PhysO2, y la frecuencia de celdas que se habían dividido más de una vez (2, 3 y 4 veces) es menor (Fig. 1A, panel izquierdo vs. derecho). Los datos sumados para la proliferación de células T CD3 + después de 2, 5 y 7 días obtenidos usando PBMC de cinco individuos diferentes estimulados con perlas recubiertas de anticuerpo CD3 / CD28 se muestran en la Figura 1B. En PhysO2, una frecuencia significativamente menor de células se había dividido al menos una vez después de 2 y 5 días (PAG& lt0.05), aunque la diferencia en términos absolutos no fue muy marcada. Sin embargo, para el día 7, la frecuencia de células que no se dividían ya no era diferente en 20% o 2% de O2. Debido a supuestas diferencias en la capacidad tampón de los medios de cultivo, se utilizaron placas de cultivo de diferentes tamaños, pero no se observó influencia de estas variables (datos no mostrados).

Expansión de células T bajo PhysO2 versus AtmO2. Se estimularon PBMC (1 x 10 6 células / ml) con perlas recubiertas de αCD3αCD28 durante 5 días para probar sus capacidades proliferativas bajo diferentes pO2. Tenga en cuenta que las muestras de este estudio incluyeron el tinte RedVid para excluir las células muertas y evitar señales positivas falsas. (A) Se analizaron las células cargadas con CD3 + para determinar las intensidades de fluorescencia de CFSE, y el número de divisiones celulares se indica en AtmO2 (panel izquierdo) y PhysO2 (panel derecho). (B) Análisis estadístico de la frecuencia de proliferación de células estimuladas o no estimuladas con αCD3αCD28 después de 2, 5 y 7 días de estimulación. Las barras sólidas representan AtmO2, y las barras abiertas representan el PhysO2. Hubo una diferencia significativa después de la estimulación de 2 y 5 días (∗, PAG& lt0.05 norte= 8). (C) Se usó CtxB conjugado con Alexa 488 para cuantificar la expresión de GM1 en las muestras estudiadas en B. Los niveles de expresión se dan como intensidades de fluorescencia media (MFI). Hubo una diferencia significativa entre AtmO2 y PhysO2 solo después de 7 días de estimulación (∗, PAG& lt0.01 norte= 3) con una tendencia anterior no significativa.

A continuación, buscamos investigar por qué las células se dividen más rápidamente en AtmO.2 comparado con PhysO2. Después de la estimulación, las células T llevan a cabo una intensa síntesis de novo de GM1, un componente de las balsas de membranas que se utilizan como marcador del estado de activación celular [18]. Usamos CTxB para evaluar el nivel de expresión de GM1. La intensidad asociada a CTxB se midió mediante citometría de flujo y no reveló diferencias en las células no estimuladas en PhysO2 o AtmO2 en cualquier momento (Fig. 1C). La estimulación de αCD3αCD28 indujo un aumento en los niveles de GM1, que se volvió significativamente diferente entre AtmO2 y PhysO2 solo después de 7 días. Sin embargo, hubo una diferencia en la regulación al alza de GM1 dependiente del tiempo, que alcanzó su punto máximo después de 2 o 5 días en AtmO2 y disminuyó a partir de entonces, y su pico se alcanzó después de 7 días en PhysO2, consistente con la proliferación retardada observada en respuesta a la estimulación de αCD3αCD28 (Fig. 1C). Aunque las células no estimuladas no mostraron ningún cambio significativo durante el cultivo de 7 días en oxígeno al 2% o al 20%, hubo diferencias significativas en la síntesis de novo de GM1 dentro de los subconjuntos de CD4 + y CD8 + vírgenes y de memoria estimulados (Fig.1 complementaria). Esto sugirió que diferentes subconjuntos de células T reaccionaron de manera diferente en PhysO2 comparado con AtmO2.

Efecto de PhysO2 en la distribución del subconjunto CD4 + y CD8 + después de la activación

Las diferencias entre subconjuntos observadas en los perfiles de activación de células T pueden sugerir algunas diferencias en la expansión y diferenciación de subconjuntos de células T en AtmO2 o PhysO2. Para probar esto, se analizaron PBMC no estimuladas y estimuladas con αCD3αCD28 para determinar la distribución del subconjunto de células T durante el curso de la estimulación. Para la población CD4 +, no hay diferencias en la distribución de subconjuntos de células no estimuladas en AtmO2 versus PhysO2 durante 2, 4 y 7 días se observaron (Figura 2A). Lo mismo se aplica a las células T CD8 + (Fig. 2 complementaria). Sin embargo, en la estimulación, surgieron varias diferencias significativas. Aquellos con una diferencia significativa (PAG& lt0.01) entre los resultados sumados de los cinco donantes diferentes se describen aquí. El análisis cada 24 h después de la estimulación mostró que la proporción de células vírgenes: memoria en la población CD4 + se alteró gradualmente (Fig. 2B). En AtmO2, Las células CM se expandieron hasta el día 4 y se contrajeron posteriormente, esto se relaciona inversamente con la contracción y expansión de las células EM (Fig. 2B, panel superior). La fracción de células vírgenes CD4 + disminuyó continuamente en los cultivos. Estos resultados son consistentes con el modelo, por el cual las células vírgenes se diferencian secuencialmente a células CM y luego a células EM, y TEMRA no se expande, probablemente como resultado de la falta de expresión de CD28 en este subconjunto y, por lo tanto, ausencia de coestimulación. Sin embargo, en PhysO2La expansión de CM no es tan marcada, lo que parece ser el resultado de una contracción celular alterada e ingenua. Estos dos fenómenos pueden explicar la expansión EM retardada en PhysO2. No solo las células CD4, sino también las células T CD8 + mostraron tales diferencias en la distribución de subconjuntos (Fig. 3 complementaria).

Efecto de la pO reducida2 en la distribución del subconjunto de células T. Las células en reposo y estimuladas se tiñeron para el análisis de citometría de flujo. Las células T se dividieron en vírgenes (N CD45RA + CCR7 +), CM (CD45RA – CCR7 +), EM (CD45RA – CCR7–) y TEMRA (CD45RA + CCR7–). (A) PhysO no influyó en la distribución de linfocitos T en reposo CD4 +2. (B) La proporción del subconjunto de células T CD4 + en el cultivo cada 24 h se muestra en PhysO2 (gráficos inferiores) en comparación con AtmO2 (gráficos superiores). Los datos mostrados representan los valores medios de experimentos realizados usando PBMC de cinco individuos diferentes.

Mayor susceptibilidad a la apoptosis en PhysO2

Probamos la hipótesis de que las diferencias descritas anteriormente fueron causadas por la susceptibilidad alterada de los diferentes subconjuntos a la apoptosis. Usando el ensayo basado en citometría de flujo de Anexina-V, encontramos que las células activadas bajo PhysO2 eran más susceptibles a la apoptosis (Figura 3A). La diferencia en el perfil apoptótico de las células T se explicó por una mayor frecuencia de células apoptóticas tempranas en PhysO2 (panel inferior) en comparación con AtmO2 (Panel superior). El análisis estadístico de la frecuencia global de apoptosis para células en reposo y activadas realizado en ocho experimentos independientes se muestra en la Figura 3B. Se realizó un análisis cinético para las células T CD4 + (Fig. 3C), que muestra que los niveles más altos de apoptosis en PhysO2 se reducen con el tiempo. Como el perfil de activación dependiente del tiempo es diferente dentro de los subconjuntos ingenuo y de memoria (Fig. 1 complementaria), probamos la posibilidad de que también exista una susceptibilidad diferencial a la apoptosis. No hubo diferencia en la susceptibilidad de los subconjuntos de células T en reposo a la apoptosis (Fig. 3 complementaria), lo que nuevamente sugiere que no hay efecto del bajo nivel de oxígeno sobre la apoptosis espontánea. Sin embargo, como se muestra en Figura 4, la frecuencia de células CD4 apoptóticas durante el curso de la estimulación dentro de cada subconjunto revela un resultado diferente: en este caso, hubo una frecuencia significativamente más alta de células apoptóticas con un fenotipo CM y naïve en células T CD4 + en PhysO2 (barras abiertas) durante los primeros días. Aunque la proporción de células apoptóticas, vírgenes se redujo con el tiempo, lo contrario fue cierto para las células TEMRA. Los linfocitos T CD8 + se comportan de manera diferente, ya que solo los linfocitos vírgenes y los de CM mostraron un aumento de los niveles apoptóticos en PhysO2, y las células más diferenciadas no se vieron afectadas significativamente (Fig. 4 complementaria).

Susceptibilidad de las células T a la apoptosis bajo PhysO2. Utilizando las mismas condiciones experimentales que en la Figura 2, la apoptosis espontánea fue inferior al 10% para todas las muestras analizadas. (A) Un ejemplo del perfil apoptótico de las células tratadas con αCD3αCD28 que muestra una tasa de apoptosis significativamente mayor, que también fue mayor con PhysO2 (menor) que AtmO2 (superior). (B) Análisis estadístico de la frecuencia de células apoptóticas después de 5 días (∗, PAG& lt0.01 norte= 8). (C) Se muestra la frecuencia dependiente del tiempo de células T CD4 + apoptóticas en el cultivo. Hubo una frecuencia significativamente mayor de células T CD4 + apoptóticas desde el día 2 en PhysO2 comparado con AtmO2, barras blancas y negras, respectivamente. La significancia está representada por ∗, PAG & lt 0.05 norte = 8.

Susceptibilidad a la apoptosis durante el período de estimulación en subconjuntos de células T ingenuas / de memoria. La distribución de subconjuntos de células apoptóticas al final del tiempo de estimulación se muestra para las células T CD4 + (N4, CM4, EM4 y TEMRA4). No hubo diferencia significativa en la distribución de subconjuntos de células apoptóticas espontáneas en células T CD4 + en AtmO2 versus PhysO2 (norte= 5). Hubo niveles significativamente mayores de CM apoptótica y células T CD4 + vírgenes bajo PhysO2 comparado con AtmO2. La significancia está representada por ∗, PAG & lt 0.05 norte = 5.

Los cambios en el metabolismo celular explican en parte la capacidad proliferativa reducida en PhysO2

Buscamos un mecanismo para el aumento concomitante de la apoptosis y la respuesta proliferativa retardada de las células T bajo PhysO2. Para ello, analizamos el metabolismo celular en estas condiciones. El gasto de energía para lograr la división celular es muy alto, por lo que las células pueden producir ATP utilizando potencialmente dos vías independientes diferentes. Más comúnmente, las células usan la vía de fosforilación oxidativa dependiente de mitocondrias, pero bajo ciertas condiciones, pueden cambiar a glucólisis para producir ATP. No se pudo medir la fosforilación oxidativa, pero probamos el recambio de glucosa en nuestros cultivos y encontramos un consumo significativamente mayor bajo PhysO2 después de 5 días, incluso en condiciones de reposo (Figura 5A). Las diferencias en el nivel de glucosa medido no pueden provenir de células necróticas, ya que estas estaban presentes en cantidades igualmente bajas en todas las condiciones (Fig. 3A). Para probar una supuesta mayor dependencia de la glucólisis, comparamos las respuestas proliferativas de las células T cultivadas en niveles crecientes de glucosa en AtmO2 versus PhysO2. Proliferación de células T en AtmO2 permaneció alto en todas las concentraciones de glucosa probadas, incluida la más baja, pero los mismos cultivos en PhysO2 mostró una frecuencia significativamente reducida de proliferación de células a niveles bajos de glucosa (Fig. 5B). Uno de los primeros eventos en respuesta al bajo nivel de oxígeno es la regulación positiva de HIF-1α, que regula la expresión de un transportador de glucosa como GLUT-1. Los datos recientes también sugieren su papel inhibidor en la activación de las células T. En la Figura 5C, presentamos la sobreexpresión esperada de HIF-1α en PhysO2, pero destacamos su rápida degradación cuando las células se transfieren al aire. Esto sugiere que los eventos de señalización temprana requieren un análisis cuidadoso. Por lo tanto, los lisados ​​celulares de los siguientes experimentos de transferencia Western se prepararon únicamente bajo PhysO2 condiciones para reducir cualquier cambio en el estado de las proteínas como resultado de la alteración de O2 tensión. Las enzimas glucolíticas, entre ellas GLUT-1, están controladas por HIF-1α y desempeñan un papel importante en el metabolismo, la proliferación y la función celular [19]. La expresión de GLUT-1 se mejora con bajo nivel de oxígeno y se mejora aún más después de la estimulación (Fig. 5D). La expresión de GLUT-1 se correlaciona con la de HIF-1α.

Consumo de glucosa y capacidades proliferativas en PhysO2 versus AtmO2. (A) El nivel de glucosa en el medio (X-Vivo 15) de PBMC en reposo y activado por αCD3αCD28 se evaluó después de 5 días. Los cultivos activados mostraron un consumo de glucosa significativamente mayor en comparación con los cultivos no tratados y también bajo PhysO2 comparado con AtmO2. Las diferencias significativas están representadas por a, comparando células no tratadas en PhysO2 y AtmO2 con PAG & lt 0.05 b, comparando células estimuladas y no tratadas en AtmO2 con PAG & lt 0.05 c, comparando células estimuladas y no tratadas en PhysO2 con PAG & lt 0.05 yd, comparando células estimuladas en PhysO2 y AtmO2 con PAG & lt 0,001 (norte= 5). (B) Capacidades proliferativas dependientes de glucosa bajo PhysO2 y AtmO2 mostrando una reducción significativa en las muestras cultivadas bajo PhysO2 (∗, PAG& lt0.01 norte= 5). (C) Se cultivaron PBMC durante 48 h en PhysO2 y AtmO2, y luego se cambió parte del cultivo a la otra concentración de oxígeno durante 5 y 30 min. Las células se lisaron y analizaron mediante transferencia Western para el sensor de oxígeno HIF-1α. (D) Utilizando el mismo enfoque experimental que en C, probamos la expresión de HIF-1α y GLUT-1. Akt se utilizó como control de carga. Se muestra un experimento representativo.

Señalización de Akt, biodisponibilidad de glucosa y respuesta proliferativa

La serina / treonina quinasa Akt es una molécula de señalización común involucrada en la glucólisis de las células normales y cancerosas [20]. En las células T, Akt se fosforila después de la ligadura de CD28, pero debido a su participación en la glucólisis, probamos la hipótesis de que su expresión o estado de fosforilación reflejaba la respuesta de las células T a niveles bajos de oxígeno. Validamos nuestra hipótesis mostrando un aumento de la fosforilación de pAkt serina 473 de las células en reposo bajo PhysO2 pero no hay diferencia en la expresión total de Akt en PBMC de diferentes individuos (Figura 6A). Debido a su importancia en la regulación del ciclo celular a través de la glucólisis, probamos la hipótesis de que cambiar los niveles de glucosa influiría en la proliferación de células T bajo PhysO2. En primer lugar, la manipulación de los niveles de glucosa (Fig. 6B) reveló que la proliferación de células T inducida por CD3 / CD28 depende en gran medida de la glucosa. La frecuencia de células en cada ronda de división celular en cultivos estimulados suplementados con 0,5 a 2,5 g / L de glucosa en PhysO2 se muestra en la Figura 6B. La restricción de glucosa mostró que la cantidad de células que alcanzan varias divisiones celulares es menor cuando la glucosa es tan baja como 0.5 g / L bajo PhysO2. La adición de glucosa restauró la capacidad de proliferación de las células T. Por el contrario, la entrada limitada de glucosa no tiene un efecto tan marcado sobre la proliferación de células T bajo AtmO2, lo que confirma que es probable que un cambio en el metabolismo celular desempeñe un papel en la función y el comportamiento de las células T bajo pO reducido2 (Figura 6B).

Activación de Akt y restauración de la capacidad proliferativa. (A) Experimentos de transferencia Western que muestran el estado de fosforilación de Akt para PBMC en reposo cultivadas bajo PhysO2 y AtmO2. Se muestran las transferencias para tres donantes diferentes (M, D y E) probados. (B) Determinamos con precisión el número de divisiones celulares que las células T pueden alcanzar al aumentar los niveles de glucosa [escala de grises de blanco (no dividido) a negro (dividido siete veces)] en PhysO2. El mismo análisis se realizó para muestras cultivadas en AtmO.2.


El síndrome de Di George es el resultado de una deleción heterocigótica en el cromosoma 22. Los individuos afectados tienen anomalías cardíacas, disfunción paratiroidea e hipoplasia tímica.

El desarrollo defectuoso del timo conduce a una reducción del número de células T e inmunodeficiencia.

Intente nuevamente para obtener una puntuación del 100%. Usa la información de este artículo para ayudarte con las respuestas.

Las células T (también llamadas linfocitos T) son componentes principales de la sistema inmunológico adaptativo. Sus funciones incluyen la muerte directa de las células huésped infectadas, la activación de otras células inmunitarias, la producción de citocinas y la regulación de la respuesta inmunitaria.

Este artículo analiza la producción de células T, los diferentes tipos de células T y las condiciones clínicas relevantes.


Mecanismos detrás de la maduración de la avidez funcional en las células T

Durante una respuesta inmune, las células B cebadas con antígeno aumentan su capacidad de respuesta al antígeno por maduración por afinidad mediada por hipermutación somática de los genes que codifican el receptor de células B específico de antígeno (BCR) y por selección de clones de células B de mayor afinidad. A diferencia del BCR, el receptor de células T (TCR) no puede experimentar maduración por afinidad. Sin embargo, las células T cebadas con antígeno aumentan significativamente su capacidad de respuesta al antígeno en comparación con las células T sin experiencia con antígeno (vírgenes) en un proceso llamado maduración de la avidez funcional. Este artículo cubre estudios que describen diferencias en la capacidad de respuesta del antígeno de células T durante la diferenciación de células T junto con ejemplos de los mecanismos detrás de la maduración de la avidez funcional en las células T.

1. Introducción

Los linfocitos T son células muy potentes que desempeñan un papel clave en nuestro sistema inmunológico. Sin las células T, moriríamos rápidamente a causa de la infección. Las células T patrullan nuestro organismo para protegernos de los microorganismos patógenos como parte de la inmunidad adaptativa. En los órganos linfoides secundarios, como los ganglios linfáticos y el bazo, las células presentadoras de antígenos profesionales (APC) presentan pequeños fragmentos de péptidos (antígenos) de los patógenos a las células T sin experiencia en antígenos (vírgenes). Este encuentro induce la proliferación y diferenciación de las células T vírgenes en una población de células T armadas que migra al sitio de la infección. Aquí, el reencuentro con el mismo patógeno activa rápidamente la función efectora de las células T armadas, lo que resulta en la eliminación del patógeno. Después de la eliminación del antígeno, la mayoría de las células T efectoras mueren dejando solo una pequeña población de células T de memoria. En caso de reinfección con el mismo patógeno, las células T de memoria montarán una respuesta rápida al producir inmediatamente citocinas efectoras y al proliferar rápidamente en un gran número de efectores secundarios [1-4]. Este aumento sustancial en la capacidad de respuesta al antígeno de las células T efectoras y de memoria tras el reencuentro con el patógeno es una propiedad fundamental de la inmunidad adaptativa.

2. El concepto de maduración de la avidez funcional

Los linfocitos reconocen los antígenos a través de receptores de antígenos especializados. Estos incluyen el receptor de células B (BCR) en las células B y los receptores de células T (TCR) en las células T. Durante la causa de una respuesta inmune, tiene lugar una gran cantidad de mutaciones puntuales en los genes BCR de las células B en división. Esto da como resultado un panel de células B que expresan BCR con afinidades variables contra el antígeno, y las células B que portan BCR con la mayor afinidad se expanden selectivamente. Como consecuencia, las células B de alta eficiencia se seleccionan durante la respuesta inmune en un proceso conocido como maduración por afinidad [5]. A diferencia de las células B, las células T carecen de la capacidad de mutar sus genes TCR después de la activación de las células T y, por lo tanto, la maduración por afinidad clásica no tiene lugar en las células T. Aún así, la sensibilidad de las células T a los antígenos se puede mejorar ampliamente en las células T experimentadas con antígenos (cebadas) en comparación con las células T sin tratamiento previo en un proceso llamado “maduración funcional de la avidez” [6-13].

3. Señales de activación de células T: la base de la maduración de la avidez funcional

3.1. Estudios iniciales que indicaron la existencia de maduración de la avidez funcional

La observación de que existen diferencias fundamentales en la sensibilidad a los antígenos entre las células T vírgenes y las cebadas fue descrita por primera vez a finales de los 80 por Cooper y colaboradores. Descubrieron que solo las células T cebadas producían IL-2 y proliferaban in vitro en respuesta a la activación de TCR inducida por anticuerpos anti-CD3 y monocitos [14]. Otros autores informaron posteriormente de observaciones similares [7, 9-13, 15]. Cooper y colaboradores también introdujeron la idea de que las señales además de las señales de TCR, aquí ejemplificadas por las señales del receptor de IL-2, eran necesarias para la activación de células T ingenuas [14]. En esta línea, el grupo de Mark Davis demostró que, además de las señales de TCR, las células T ingenuas requieren señales coestimuladoras a través de CD28 para activarse por completo [16]. Este hallazgo fue apoyado en un estudio posterior, donde Croft et al. demostraron que la activación de las células T efectoras y de memoria eran considerablemente menos dependientes de las señales coestimuladoras que las células T ingenuas [9]. Varios en vivo y ex vivo Los estudios han confirmado las primeras observaciones de que las células T efectoras y de memoria tienen un umbral de activación más bajo y responden de forma más robusta que las células T ingenuas [12, 13, 17]. Como ejemplo, Slifka y Whitton demostraron un aumento de 50 veces en la respuesta de las células T al antígeno durante una infección por LCMV. Además, encontraron que el coenganche del correceptor CD8 con el TCR era necesario para la activación de células T ingenuas, mientras que la activación de células T efectoras era relativamente independiente de CD8 [17]. En un estudio equivalente que también examinó las respuestas de las células T a la infección, Pihlgren et al. demostraron un aumento similar de 50 veces en la capacidad de respuesta al antígeno de las poblaciones de células efectoras y de memoria en comparación con las células vírgenes [12]. Curiosamente, un estudio de Mescher y colaboradores sugirió que las células T de memoria eran intrínsecamente más sensibles a la estimulación de TCR que sus contrapartes ingenuas [13], lo que agregó la señalización de TCR a la creciente lista de diferencias entre las células T ingenuas y preparadas. En la Tabla 1 se ofrece una descripción general de los estudios que indican la existencia de maduración de la avidez funcional.

Hoy en día, se acepta ampliamente que la activación de las células T no debe considerarse como un proceso de señal única, sino como una suma de señales interdependientes. El modelo actual para la activación de células T, denominado modelo de 3 señales, predice que, además de la activación óptima de TCR inducida por antígenos, la activación óptima de células T vírgenes requiere al menos dos señales adicionales. Estas señales se envían a través de receptores coestimuladores predominantemente CD28 [18, 19] y receptores para citocinas como IL-2, IL-12, IFN-αe IL-1 [20-25].

3.2. Inicio de la señal de TCR en células T ingenuas frente a células T preparadas: la sinapsis inmunológica y CD28

La señalización de TCR tiene lugar en la interfaz entre la célula T y la célula presentadora de antígeno. En esta zona de contacto, a menudo denominada sinapsis inmunológica (IS), los componentes de señalización del TCR, incluido el propio TCR, así como las moléculas de señalización intracelular, se acumulan continuamente durante el contacto con el antígeno [26]. Aunque algo controvertido [26, 27], la formación de un SI se correlaciona con la generación de una respuesta inmune robusta y se considera un requisito previo para la activación de las células T [28, 29]. Aun así, una nueva comprensión de la biología de las sinapsis inmunológicas ha revelado que la señalización de TCR ya se inició en los microcúmulos de TCR antes de la formación de IS. De una manera dependiente del ligando, CD28 se localiza en microgrupos de TCR preformados que cuentan entre 11 y 17 TCR [30] junto con moléculas de señalización clave [31]. La formación del IS maduro incluye la acumulación de cientos de estos microclusters de TCR [31]. En el IS, la señalización de CD28 induce tanto la estabilización estructural como la ampliación del área en sí [32, 33]. La formación del IS es un mecanismo compartido por las células T ingenuas y cebadas, sin embargo, un IS maduro se forma más rápidamente en las células T cebadas y solo las células T ingenuas requieren señales coestimuladoras de CD28 para formar el IS [34, 35]. Estas observaciones son consistentes con los informes que indican que las células T preparadas son menos dependientes de la coestimulación de CD28 que las células T ingenuas [9, 36-38]. Aunque la implicación exacta de la señalización de CD28 en la activación de las células T todavía es difícil de alcanzar, en general se acepta que CD28 amplifica la señalización intracelular inducida por la activación del antígeno del TCR mediante la modulación de las características morfológicas y las señales del TCR [32, 33]. Además de CD28, en el IS existen otras diferencias de señalización entre las células T ingenuas y las cebadas. Un estudio de Watson y Lee ilustró que la fosfatasa CD45 es un componente más integral del IS en las células T cebadas en comparación con las células vírgenes [35].CD45 es una tirosina fosfatasa transmembrana que mantiene la actividad de Lck al promover la desfosforilación de un residuo de tirosina carboxi-terminal inhibidor de Lck. La actividad de Lck es una necesidad para el inicio de la transducción de la señal de TCR [39]. Curiosamente, Watson y Lee también demostraron que CD45 ya está asociado con microdominios de TCR en la membrana plasmática antes de la formación de sinapsis en las células T de memoria en reposo, en contraste con sus contrapartes ingenuas [35]. Este hallazgo es paralelo al estudio de Kersh et al. quienes demostraron que se observó un mayor nivel basal de fosforilación (activación) en las moléculas de señalización asociadas a la membrana en las células T cebadas en reposo [40]. Por lo tanto, parece que las células T preparadas están en un "estado de alerta" más alto antes del encuentro con el antígeno, lo que se correlaciona con la mayor sensibilidad de las células T preparadas a la estimulación del antígeno.

3.3. Señalización de TCR en células T ingenuas frente a células T preparadas

Además de las diferencias en la organización de las moléculas de señalización, los eventos de señalización de TCR reales inducidos en células T ingenuas y cebadas después de la activación de TCR difieren. El modelo actual para la señalización de TCR postula que después de TCR que desencadena la tirosina quinasa Lck se activa dando como resultado la fosforilación de las cadenas CD3 y zeta del TCR además de la activación de Zap70 [41, 42]. Zap70 activado fosforila LAT que posteriormente recluta y activa varias proteínas, incluida PLC-γ1. Activación de PLC-γ1 da como resultado la hidrólisis de fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2) a inositol 3,4,5-trifosfato (IP3) y diacilglicerol (DAG). IP3 regula la movilización de calcio intracelular, y DAG regula la activación de PKC y contribuye a la activación en cascada de Ras y proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) [41, 42]. La gran mayoría de los estudios que contribuyen al modelo actual para la señalización de TCR se realizaron utilizando líneas de células T inmortales o células T cebadas propagadas in vitro. Sin embargo, como existen diferencias significativas en la expresión de genes y proteínas entre las células T sin tratamiento previo y las células T preparadas [43], podrían imaginarse diferencias significativas en la señalización de TCR en las células T preparadas y sin tratamiento previo. Al estudiar las células T humanas ingenuas aisladas de muestras de sangre recién extraídas, hemos demostrado recientemente que el modelo clásico para la señalización de TCR debe revisarse ya que las células T ingenuas solo expresan PLC-γ1 a niveles muy bajos en comparación con las células T cebadas (efectoras). Siguiente in vitro cebado, PLC-γ1 fue regulada al alza aproximadamente 75 veces, una regulación al alza que se correlacionó con una mayor capacidad de respuesta al TCR [44]. Una de las diferencias de señalización sorprendentes que nosotros y otros hemos observado entre las células T ingenuas y las cebadas es una capacidad fuertemente disminuida de las células T ingenuas para hacer fluir calcio en respuesta a la activación de TCR [10, 44, 45]. La muy baja expresión de PLC-γ1 en células T ingenuas podría explicar la alteración del flujo de calcio en estas células [44]. Basado en estudios previos que demuestran que la vitamina D puede regular al alza la PLC-γ1 en otros tipos de células [46, 47], investigamos si la vitamina D a través del receptor de vitamina D (VDR) era responsable de PLC-γ1 sobre regulación durante el cebado de células T. De hecho, descubrimos que VDR se regulaba rápidamente después de la activación del TCR y que se requería la inducción de VDR para PLC-γ1 regulación al alza. Como PLC-γ1 es una molécula central en la vía de señalización clásica de TCR y se expresa débilmente en células T humanas vírgenes, nos preguntamos qué eventos de señalización podrían ser responsables de la regulación positiva de VDR inducida por activación. Encontramos que la vía de señalización de TCR no clásica en la que Zap70 activa directamente la expresión de VDR inducida por p38. Además, encontramos que mientras que la activación de Zap70 y p38 era al menos tan eficaz en las células T ingenuas como en las células T cebadas después de la activación de TCR, la activación de Erk se redujo significativamente en las células T ingenuas. Por lo tanto, nuestro estudio demostró que existen diferencias fundamentales en las vías de señalización entre las células T ingenuas y las cebadas.

Adachi y Davis también compararon la señalización de TCR en células T humanas vírgenes y preparadas (memoria). En contraste con nosotros, encontraron una activación de Erk más fuerte junto con una activación más baja de Zap70 y p38 en las células T vírgenes en comparación con las células cebadas. Propusieron que la fuerte activación de Erk observada en células T vírgenes interrumpió los eventos de señalización temprana de TCR como parte de un mecanismo de retroalimentación negativa [48]. La discrepancia entre los dos estudios humanos podría deberse a dos poblaciones de células T preparadas diferentes estudiadas (células efectoras y de memoria, respectivamente), sin embargo, también podría explicarse por los diferentes modos de activación de TCR utilizados. En nuestro estudio, se estimularon células T humanas vírgenes purificadas utilizando perlas recubiertas con anticuerpos anti-CD3 y anti-CD28. Adachi y Davis utilizaron altas concentraciones de anticuerpos anti-CD3 y anti-CD28 solubles entrecruzados por anticuerpos secundarios para estimular las células T. Mediante el uso de anticuerpos reticulados para la estimulación, se logra una señalización del receptor muy fuerte. Como se ilustra en una serie de estudios de virus de ratón, la fuerza de la señalización de TCR determina el requisito de señales de activación adicionales como la señalización de CD28 y también da lugar a respuestas algo diferentes [19]. En línea con esto, Adachi y Davis encontraron que las células T CD4 ingenuas podían hacer fluir calcio cuando se usaba su protocolo de estimulación, lo que implica una señalización muy fuerte y la necesidad de un mecanismo de retroalimentación negativa rápida. Ambos escenarios podrían ser relevantes para la inmunidad humana donde se encuentra una amplia gama de patógenos con diferentes orígenes.

También se han realizado en ratones algunos estudios que investigan los eventos de señalización de TCR en células T vírgenes frente a células T cebadas [40]. Desafortunadamente, el ratón y el hombre parecen diferir cuando se trata de algunas de las moléculas de señalización involucradas en la señalización de TCR. A diferencia de las células T humanas, las células T de ratón no tratadas y preparadas parecen expresar niveles similares de VDR y PLC-γ1 [45, 49]. Aun así, los estudios en células T de ratones han encontrado que es solo en las células T cebadas donde la activación de TCR induce la fosforilación de PLC-γ1 y posterior flujo de calcio [45] como se encuentra en las células T humanas. Por lo tanto, es probable que a pesar de una "ruta de acción" diferente, el resultado sea el mismo en lo que respecta a la capacidad de hacer fluir calcio en las células T del hombre y de los ratones.

En conjunto, estos estudios ilustran las diferencias fundamentales en las vías de señalización de TCR entre las células T sin tratamiento previo y las células T preparadas, diferencias basadas en particular en la falta de moléculas de señalización de células T sin tratamiento previo utilizadas por las células T preparadas. En la Tabla 2 se ofrece una descripción detallada de las diferencias publicadas en la maquinaria de señalización de las células T vírgenes frente a las efectoras y de memoria.

3.4. Citocinas como la "tercera" señal de activación en células T ingenuas frente a células T preparadas

En los últimos años, se ha reconocido la importancia de la señalización del receptor de citocinas como una "tercera señal" en la activación de células T vírgenes. El requisito de una "señal 3" mediada por citocinas inflamatorias se considera un medio para que las células T determinen si hay "peligro" presente [50]. Aunque tanto las células T CD4 como las CD8 vírgenes dependen de estas "señales de peligro" para la activación completa, difieren en su requerimiento de citocinas específicas. Los primeros estudios que describen la necesidad de una citocina de tercera señal provienen de una serie de in vitro y en vivo experimentos realizados por Mesher y colaboradores. Encontraron que IL-12 e IFN-α proporcionó una señal de que, junto con el antígeno y la señalización de CD28, era crucial para la expansión y diferenciación de células T CD8 ingenuas [51-53], hallazgos que fueron validados por otros grupos [23, 54-57]. Aunque la IL-12 tiene un papel en la distorsión de la respuesta de las células T CD4, no tiene ningún efecto sobre la proliferación y diferenciación de las células T CD4 en respuesta al antígeno. Por el contrario, IL-1 mejora en vivo expansión y diferenciación de células T CD4 vírgenes [58], tanto actuando directamente sobre las células T CD4 [24] como mediante modificaciones de APC [25]. Ningún estudio ha descrito la necesidad de "la tercera señal" en la activación de las células T cebadas, pero un papel para el IFN-α en la proliferación homeostática y el mantenimiento de las células T CD8 de memoria se ha demostrado [59]. Por lo tanto, aunque las células T cebadas hasta cierto punto dependen tanto de IFN-α [59] y CD28 [19] para su supervivencia continua y reconocimiento de antígenos, las células T cebadas claramente no tienen el mismo requisito previo para la activación de señales de citocinas y CD28 que las células T vírgenes. Por lo tanto, la literatura actual establece claramente que la demanda de las "3 señales" en la activación de las células T difiere enormemente entre las células T sin tratamiento previo y las preparadas.

4. Mecanismos moleculares de maduración de la avidez funcional

Como se analiza en este artículo y se resume en la Figura 1, existen diferencias fundamentales en la activación de células T ingenuas y cebadas. Esto incluye tanto el requisito de las tres señales inducidas por antígenos como las diferencias intrínsecas en la maquinaria de señalización. La señalización del receptor de citocinas y CD28 son componentes centrales de la activación de células T ingenuas, ya que ayudan a inducir y estabilizar tanto las estructuras de la membrana como las moléculas de señalización intracelular cruciales para la activación de las células T. De esta manera, la maquinaria de señalización ya está optimizada para la transducción de señales en células T cebadas antes del reencuentro con el antígeno. Como resultado, las células T preparadas responden mucho más rápido y más fuerte cuando finalmente se activa un antígeno. Por tanto, parece que las células T conservan una huella permanente de una respuesta previa al antígeno. Pero, ¿cómo se forma tal huella? La evidencia acumulada sugiere que es probable que los cambios epigenéticos sean un factor contribuyente. Por ejemplo, Northrop et al. demostraron que la desmetilación estable de la región reguladora del gen de IL-2 tiene lugar durante el cebado de células T vírgenes, lo que resulta en una ganancia de expresión de IL-2 en las células T cebadas [60], un descubrimiento validado por Murayama y colaboradores [ 61]. Además, Thomas et al. publicaron la observación de que la coestimulación de CD28 durante el cebado de células T induce una acetilación y desmetilación de histonas estables en el promotor de IL-2, lo que sugiere que CD28 funciona en parte a través de mecanismos epigenéticos [62]. Una observación personal nuestra muestra que la señalización de CD28 aumenta en gran medida la regulación al alza inducida por TCR de VDR en células T vírgenes. Paralelamente a esto, Kim et al. publicó recientemente que la transcripción del gen CYP27B1 está controlada por la metilación de su promotor [63]. El producto del gen CYP27B1 controla la síntesis de vitamina D activa, que es un requisito previo para la actividad de VDR y, por lo tanto, para la regulación positiva de PLC-γ1 en células T vírgenes. Además, se ha especulado que las citocinas de "tercera señal" IL-12 e IFN-α impulsan los eventos de remodelación de la cromatina durante el cebado inicial de las células T vírgenes [50]. Por lo tanto, parece probable que las respuestas más rápidas y robustas de las células T cebadas en comparación con las células vírgenes sean en parte el resultado de cambios epigenéticos en genes cruciales y, además, estos cambios pueden ser impulsados ​​por la coestimulación de CD28 y citocinas de "tercera señal" durante la fase de cebado inicial. A pesar del progreso realizado en los últimos años, todavía carecemos de una comprensión clara de algunos de los aspectos clave de la maduración de la avidez funcional. Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares implicados en la mejora de las respuestas de células T específicas de antígeno sería de gran valor terapéutico, por ejemplo, para mejorar la eficacia de la vacuna.


Modelo simplificado que ilustra las diferencias en la señalización de las células T entre las células T sin tratamiento previo y las células T cebadas. En células T humanas vírgenes, la participación de TCR conduce a la activación de p38 a través de Zap70, lo que da como resultado una regulación positiva de VDR y luego PLC-γ1 obligatorio para que se activen las células T vírgenes. Para la activación, las células T vírgenes también requieren señales de receptor de citocina y CD28 para inducir y estabilizar las estructuras de la membrana y las moléculas de señalización intracelular. Por el contrario, las células T cebadas ya expresan PLC-γ1, tienen un mayor nivel basal de DAG y fosfoproteína (P) en estructuras de membrana especializadas con una alta asociación de la molécula CD45. Además, la señalización en las células T cebadas es bastante independiente de las señales coestimuladoras de CD28, así como de las citocinas inflamatorias de "tercera señal", lo que en general conduce a una respuesta antigénica mucho más rápida.

Referencias

  1. S. M. Kaech, E. J. Wherry y R. Ahmed, "Efector y diferenciación de células T de memoria: implicaciones para el desarrollo de vacunas", Nature Reviews Inmunología, vol. 2, no. 4, págs. 251–262, 2002. Ver en: Google Scholar
  2. D. Masopust y R. Ahmed, "Reflexiones sobre la activación y la memoria de las células T CD8", Investigación inmunológica, vol. 29, no. 1 & # x20133, págs. 151–160, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  3. T. S. Gourley, E. J. Wherry, D. Masopust y R. Ahmed, "Generación y mantenimiento de la memoria inmunológica", Seminarios de inmunología, vol. 16, no. 5, págs. 323–333, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  4. B. Rocha y C. Tanchot, "CD8 T cell memory", Seminarios de inmunología, vol. 16, no. 5, págs. 305–314, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  5. J. U. Peled, L. K. Fei, M. D. Iglesias-Ussel et al., "La bioquímica de la hipermutación somática", Revisión anual de inmunología, vol. 26, págs. 481–511, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  6. M. K. Slifka y J. L. Whitton, "Maduración de la avidez funcional de las células T CD8 + sin selección de TCR de mayor afinidad", Inmunología de la naturaleza, vol. 2, no. 8, págs. 711–717, 2001. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  7. M. E. Sanders, M. W. Makgoba, C. H. June, H. A. Young y S. Shaw, "Mayor capacidad de respuesta de las células T de memoria humana a la activación mediada por el receptor CD2 y CD3", Revista europea de inmunología, vol. 19, no. 5, págs. 803–808, 1989. Ver en: Google Scholar
  8. M. Luqman y K. Bottomly, "Requisitos de activación para las células T CD4 + que difieren en la expresión de CD45R", Revista de inmunología, vol. 149, no. 7, págs. 2300–2306, 1992. Ver en: Google Scholar
  9. M. Croft, L. M. Bradley y S. L. Swain, "Respuesta de linfocitos T CD4 ingenuos versus de memoria al antígeno: las células de memoria son menos dependientes de la coestimulación de células accesorias y pueden responder a muchos tipos de células presentadoras de antígenos, incluidas las células B en reposo", Revista de inmunología, vol. 152, no. 6, págs. 2675–2685, 1994. Ver en: Google Scholar
  10. A. T. Robinson, N. Miller y D. R. Alexander, "Las señales de calcio mediadas por el antígeno CD3 y la activación de la proteína quinasa C son más altas en los subconjuntos de linfocitos T humanos CD45RO + que en los CD45RA +", Revista europea de inmunología, vol. 23, no. 1, págs. 61–68, 1993. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  11. R. Schwinzer, R. Siefken, RA Franklin, J. Saloga, K. Wonigeit y EW Gelfand, “Las células T CD45RA + y CD45R0 + humanas exhiben capacidades de señalización transmembrana mediadas por receptores de células CD3 / T similares pero difieren en respuesta a co -señales estimulantes, " Revista europea de inmunología, vol. 24, no. 6, págs. 1391-1395, 1994. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  12. M. Pihlgren, P. M. Dubois, M. Tomkowiak, T. Sj & # xf6gren y J. Marvel, “Las células T CD8 + de memoria en reposo son hiperreactivas al desafío antigénico in vitro,” Revista de Medicina Experimental, vol. 184, no. 6, págs. 2141–2151, 1996. Ver en: Google Scholar
  13. JM Curtsinger, DC Lins y MF Mescher, “Las células T de memoria CD8 + (CD44 (alta), Ly-6C +) son más sensibles que las células vírgenes (CD44 (baja), Ly-6C-) a la señalización de TCR / CD8 en respuesta al antígeno ", Revista de inmunología, vol. 160, no. 7, págs. 3236–3243, 1998. Ver en: Google Scholar
  14. J. A. Byrne, J. L. Butler y M. D. Cooper, "Requisitos de activación diferencial para células T vírgenes y de memoria", Revista de inmunología, vol. 141, no. 10, págs. 3249–3257, 1988. Ver en: Google Scholar
  15. D. Leitenberg, F. Balamuth y K. Bottomly, "Cambios en el complejo de señalización macromolecular del receptor de células T y en los microdominios de la membrana durante el desarrollo y la activación de las células T", Seminarios de inmunología, vol. 13, no. 2, págs. 129-138, 2001. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  16. C. G. Sagerstrom, E. M. Kerr, J. P. Allison y M. M. Davis, “Requisitos de activación y diferenciación de las células T primarias in vitro,” Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, vol. 90, no. 19, págs. 8987–8991, 1993. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  17. M. K. Slifka y J. L. Whitton, "Maduración de la avidez funcional de las células T CD8 + sin selección de TCR de mayor afinidad", Inmunología de la naturaleza, vol. 2, no. 8, págs. 711–717, 2001. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  18. J. A. Bluestone, "Nuevas perspectivas de la coestimulación de células T mediada por CD28-B7", Inmunidad, vol. 2, no. 6, págs. 555–559, 1995. Ver en: Google Scholar
  19. A. C. Boesteanu y P. D. Katsikis, "Las células T de memoria necesitan una coestimulación CD28 para recordar", Seminarios de inmunología, vol. 21, no. 2, págs. 69–77, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  20. S. Letourneau, C. Krieg, G. Pantaleo y O. Boyman, "Mecanismos inmunorreguladores dependientes de IL-2- y CD25 en la homeostasis de subconjuntos de células T", Revista de alergia e inmunología clínica, vol. 123, no. 4, págs. 758–762, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  21. J. M. Curtsinger, C. S. Schmidt, A. Mondino et al., "Las citocinas inflamatorias proporcionan una tercera señal para la activación de células T CD4 + y CD8 + vírgenes", Revista de inmunología, vol. 162, no. 6, págs. 3256–3262, 1999. Ver en: Google Scholar
  22. A. A. Filatenkov, E. L. Jacovetty, U. B. Fischer, J. M. Curtsinger, M. F. Mescher y E. Ingulli, "El acondicionamiento de células dendríticas dependiente de células T CD4 para producir IL-12 da como resultado el rechazo del injerto mediado por CD8 y la evitación de la tolerancia", Revista de inmunología, vol. 174, no. 11, págs. 6909–6917, 2005. Ver en: Google Scholar
  23. G. A. Kolumam, S. Thomas, L. J. Thompson, J. Sprent y K. Murali-Krishna, "Los interferones de tipo I actúan directamente sobre las células T CD8 para permitir la expansión clonal y la formación de memoria en respuesta a una infección viral", Revista de Medicina Experimental, vol. 202, no. 5, págs. 637–650, 2005. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  24. S. Z. Ben-Sasson, J. Hu-Li, J. Quiel et al., "IL-1 actúa directamente sobre las células T CD4 para mejorar su expansión y diferenciación impulsada por antígenos", Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, vol. 106, no. 17, págs. 7119–7124, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  25. A. Khoruts, R. E. Osness y M. K. Jenkins, “IL-1 actúa sobre las células presentadoras de antígenos para mejorar la en vivo proliferación de células T CD4 vírgenes estimuladas por antígenos a través de un mecanismo dependiente de CD28 que no implica un aumento de la expresión de ligandos de CD28 ”. Revista europea de inmunología, vol. 34, no. 4, págs. 1085–1090, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  26. M. L. Dustin, A. K. Chakraborty y A. S. Shaw, "Comprensión de la estructura y función de la sinapsis inmunológica", Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología, vol. 2, no. 10, ID de artículo a002311, 2010. Ver en: Google Scholar
  27. B. Alarcón, D. Mestre y N. Martinez-Martin, "La sinapsis inmunológica: ¿una causa o consecuencia de la activación del receptor de células T?" Inmunología, vol. 133, no. 4, págs. 420–425, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  28. D. R. Fooksman, S. Vardhana, G. Vasiliver-Shamis et al., "Anatomía funcional de la activación de células T y formación de sinapsis", Revisión anual de inmunología, vol. 28, págs. 79–105, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  29. A. Grakoui, S. K. Bromley, C. Sumen et al., "La sinapsis inmunológica: una máquina molecular que controla la activación de las células T", Ciencias, vol. 285, no. 5425, págs. 221–227, 1999. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  30. R. Varma, G. Campi, T. Yokosuka, T. Saito y M. L. Dustin, "Las señales proximales del receptor de linfocitos T se mantienen en microrracimos periféricos y terminan en el grupo de activación supramolecular central", Inmunidad, vol. 25, no. 1, págs. 117–127, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  31. T. Yokosuka y T. Saito, "Regulación dinámica de la coestimulación de células T a través de microclusters TCR-CD28", Revisiones inmunológicas, vol. 229, no. 1, págs. 27–40, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  32. I. Tskvitaria-Fuller, A. L. Rozelle, H. L. Yin y C. W & # xfclfing, "Regulación de la dinámica de actina sostenida por el TCR y coestimulación como mecanismo de localización de receptores", Revista de inmunología, vol. 171, no. 5, págs. 2287–2295, 2003. Ver en: Google Scholar
  33. S. A. Wetzel, T. W. McKeithan y D. C. Parker, "Dinámica de células vivas y el papel de la coestimulación en la formación de sinapsis inmunológicas", Revista de inmunología, vol. 169, no. 11, págs. 6092–6101, 2002. Ver en: Google Scholar
  34. C. Wulfing, C. Sumen, M. D. Sjaastad, L. C. Wu, M. L. Dustin y M. M. Davis, "La coestimulación y los ligandos MHC endógenos contribuyen al reconocimiento de las células T" Inmunología de la naturaleza, vol. 3, no. 1, págs. 42–47, 2002. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  35. A. R. O. Watson y W. T. Lee, "Diferencias en la organización de moléculas de señalización entre linfocitos T CD4 + ingenuos y de memoria", Revista de inmunología, vol. 173, no. 1, págs. 33–41, 2004. Ver en: Google Scholar
  36. M. F. Bachmann, A. Gallimore, S. Linkert et al., "La regulación del desarrollo de la orientación de Lck al correceptor CD8 controla la señalización en células T ingenuas y de memoria", Revista de Medicina Experimental, vol. 189, no. 10, págs. 1521–1529, 1999. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  37. K. Flynn y A. M & # xfcllbacher, “Las células T citotóxicas alorreactivas de memoria no requieren coestimulación para su activación in vitro,” Inmunología y biología celular, vol. 74, no. 5, págs. 413–420, 1996. Ver en: Google Scholar
  38. S. K. Kim, K. S. Schluns y L. Lefran & # xe7ois, "Inducción y visualización de células T CD8 de memoria mucosa después de una infección viral sistémica", Revista de inmunología, vol. 163, no. 8, págs. 4125–4132, 1999. Ver en: Google Scholar
  39. D. R. Alexander, "La tirosina fosfatasa CD45: un regulador positivo y negativo de la función de las células inmunitarias", Seminarios de inmunología, vol. 12, no. 4, págs. 349–359, 2000. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  40. E. N. Kersh, S. M. Kaech, T. M. Onami et al., "Transducción de señales de TCR en células T CD8 de memoria específicas de antígeno", Revista de inmunología, vol. 170, no. 11, págs. 5455–5463, 2003. Ver en: Google Scholar
  41. R. T. Abraham y A. Weiss, "Células T Jurkat y desarrollo del paradigma de señalización del receptor de células T", Nature Reviews Inmunología, vol. 4, no. 4, págs. 301–308, 2004. Ver en: Google Scholar
  42. J. E. Smith-Garvin, G. A. Koretzky y M. S. Jordan, "Activación de células T", Revisión anual de inmunología, vol. 27, págs. 591–619, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  43. M. Wang, D. Windgassen y E. T. Papoutsakis, "El análisis comparativo del perfil transcripcional de las células T CD3 +, CD4 + y CD8 + identifica nuevos actores de la respuesta inmune en la activación de las células T", BMC Genomics, vol. 9, pág. 225, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  44. M. R. Von Essen, M. Kongsbak, P. Schjerling, K. Olgaard, N. & # xd8dum y C. Geisler, "La vitamina D controla la señalización del receptor del antígeno de las células T y la activación de las células T humanas", Inmunología de la naturaleza, vol. 11, no. 4, págs. 344–349, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  45. P. O. Ericsson, P. L. Orchansky, D. A. Carlow y H. S. Teh, “Activación diferencial de fosfolipasa C-& # x3b31 y proteína quinasa activada por mitógenos en células T CD4 sin tratamiento previo y cebadas con antígenos mediante el ligando péptido / MHC " Revista de inmunología, vol. 156, no. 6, págs. 2045–2053, 1996. Ver en: Google Scholar
  46. S. Pillai, D. D. Bikle, M. J. Su, A. Ratnam y J. Abe, "1,25-Dihidroxivitamina D3 regula al alza la vía de señalización de fosfatidilinositol en los queratinocitos humanos al aumentar los niveles de fosfolipasa C", Revista de investigación clínica, vol. 96, no. 1, págs. 602–609, 1995. Ver en: Google Scholar
  47. Z. Xie y D. D. Bikle, “Clonación de la fosfolipasa humana C-& # x3b31 promotor e identificación de un elemento sensible a la vitamina D de tipo DR6 " Revista de química biológica, vol. 272, no. 10, págs. 6573–6577, 1997. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  48. K. Adachi y M. M. Davisa, "La ligadura del receptor de células T induce distintas vías de señalización en células T na & # xefve frente a células T experimentadas con antígenos", Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, vol. 108, no. 4, págs. 1549–1554, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  49. C. M. Veldman, M. T. Cantorna y H. F. DeLuca, "Expresión del receptor de 1,25-dihidroxivitamina D3 en el sistema inmunológico", Archivos de bioquímica y biofísica, vol. 374, no. 2, págs. 334–338, 2000. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  50. J. M. Curtsinger y M. F. Mescher, "Citocinas inflamatorias como tercera señal para la activación de células T", Opinión actual en inmunología, vol. 22, no. 3, págs. 333–340, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  51. J. M. Curtsinger, C. S. Schmidt, A. Mondino et al., "Las citocinas inflamatorias proporcionan una tercera señal para la activación de células T CD4 + y CD8 + vírgenes", Revista de inmunología, vol. 162, no. 6, págs. 3256–3262, 1999. Ver en: Google Scholar
  52. C. S. Schmidt y M. F. Mescher, “Efecto adyuvante de IL-12: conversión de la administración de antígeno peptídico de tolerizante a inmunizante para células T CD8 + en vivo,” Revista de inmunología, vol. 163, no. 5, págs. 2561–2567, 1999. Ver en: Google Scholar
  53. J. M. Curtsinger, J. O. Valenzuela, P. Agarwal, D. Lins y M. F. Mescher, "Vanguardia: los IFN de tipo I proporcionan una tercera señal a las células T CD8 para estimular la expansión y diferenciación clonal", Revista de inmunología, vol. 174, no. 8, págs. 4465–4469, 2005. Ver en: Google Scholar
  54. A. Le Bon, V. Durand, E. Kamphuis et al., "La estimulación directa de las células T por el IFN tipo I mejora la respuesta de las células T CD8 + durante el cebado cruzado", Revista de inmunología, vol. 176, no. 8, págs. 4682–4689, 2006. Ver en: Google Scholar
  55. A. G. Sikora, N. Jaffarzad, Y. Hailemichael et al., “IFN-& # x3b1 mejora el número de células T CD8 + inducidas por la vacuna peptídica, la función efectora y la actividad antitumoral ”. Revista de inmunología, vol. 182, no. 12, págs. 7398–7407, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  56. Z. Xiao, K. A. Casey, S. C. Jameson, J. M. Curtsinger y M. F. Mescher, "La programación para el desarrollo de la memoria de las células T CD8 requiere IL-120 o IFN tipo I", Revista de inmunología, vol. 182, no. 5, págs. 2786–2794, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  57. P. Aichele, H. Unsoeld, M. Koschella, O. Schweier, U. Kalinke y S. Vucikuja, "Vanguardia: las células T CD8 específicas para el virus de la coriomeningitis linfocítica requieren un receptor de IFN tipo I para la expansión clonal", Revista de inmunología, vol. 176, no. 8, págs. 4525–4529, 2006. Ver en: Google Scholar
  58. K. A. Pape, A. Khoruts, A. Mondino y M. K. Jenkins, “Las citoquinas inflamatorias mejoran la En vivo Expansión y diferenciación clonal de células T CD4 + activadas por antígenos ” Revista de inmunología, vol. 159, no. 2, págs. 591–598, 1997. Ver en: Google Scholar
  59. J. P. Huber y J. David Farrar, "Regulación de las funciones de las células T efectoras y de memoria por el interferón tipo I", Inmunología, vol. 132, no. 4, págs. 466–474, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  60. J. K. Northrop, R. M. Thomas, A. D. Wells y H. Shen, “Remodelación epigenética de IL-2 e IFN-& # x3b3 loci en las células T CD8 de memoria está influenciado por las células T CD4 ", Revista de inmunología, vol. 177, no. 2, págs. 1062–1069, 2006. Ver en: Google Scholar
  61. A. Murayama, K. Sakura, M. Nakama et al., "Una desmetilación del sitio CpG específico en el promotor del gen de la interleucina 2 humana es una memoria epigenética", Revista EMBO, vol. 25, no. 5, págs. 1081–1092, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  62. R. M. Thomas, L. Gao y A. D. Wells, "Las señales de CD28 inducen una modificación epigenética estable del promotor de IL-2", Revista de inmunología, vol. 174, no. 8, págs. 4639–4646, 2005. Ver en: Google Scholar
  63. M. S. Kim, T. Kondo, I. Takada et al., "Desmetilación del ADN en la desrepresión transcripcional inducida por hormonas", Naturaleza, vol. 461, no. 7266, págs. 1007–1012, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico

Derechos de autor

Copyright & # xa9 2012 Marina Rode von Essen et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo la licencia de atribución de Creative Commons, que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que el trabajo original se cite correctamente.


Resultados y discusión

Las CD presentan antígenos exógenos en el contexto de moléculas MHC de clase II para la activación de células T CD4 +. Las CD también pueden presentar de forma cruzada antígenos exógenos en el contexto de moléculas MHC-I para activar las células T CD8 +. Se determinó si la presentación del antígeno MHC-II y MHC-I se vio afectada durante la infección con P. yoelii. Para este propósito, se usaron anticuerpos específicos, que reconocen epítopos peptídicos definidos unidos a moléculas MHC particulares. Estos anticuerpos no reconocen el antígeno o las moléculas de MHC solas y se pueden usar para determinar la presencia de complejos unidos al epítopo de MHC en la superficie de las células presentadoras de antígeno. Para determinar la presentación del antígeno MHC-I y MHC-II se utilizaron anticuerpos anti-epítopo OVA 257-264 / H-2 b (25-D1.16) y anti-epítopo LACK 156-173 / I-A d (2C44), respectivamente. Las CD derivadas de la médula ósea se incubaron solas, con no infectadas o P. yoeliieritrocitos infectados durante 24 h antes de la adición de proteínas OVA o LACK purificadas durante 5 h, seguido de estimulación con LPS para inducir la presentación del antígeno. Se observó que la incubación con P. yoeliiLos eritrocitos infectados inhiben la presentación de antígenos exógenos en MHC-I (Figuras 1A y 1B), pero no en moléculas de MHC-II (Figuras 1C y 1D).

Plasmodium yoelii -los eritrocitos infectados inhiben la presentación del antígeno MHC-I pero no la presentación del antígeno MHC-II. (A-D) países en desarrollo diferenciados in vitro se incubaron solos (DC), con no infectados (DC + RBC), P. yoeliieritrocitos infectados (DC + iRBC) durante 24 h antes de la adición o no de proteínas OVA (5 mg / ml A, B) o LACK (50 μg / ml C, D) purificadas durante 5 h, seguido de estimulación con LPS para aumentar presentación de antígenos. Las células se tiñeron con anticuerpos que reconocen (A, B) el epítopo OVA 257-264 unido a H-2 B (anticuerpo 25-D1) o (C, D) LACK epítopo 156-173 unido a I-A d (anticuerpo 2C44). (A, C) Ejemplos representativos de histogramas FAC de DC incubadas con proteínas OVA (A) o LACK (C) (líneas gruesas) o DC de control (líneas finas). (B, D) Los resultados se expresan como la diferencia en la intensidad fluorescente media (MFI) de las CD incubadas con proteína menos las CD de control en determinaciones por triplicado. *, diferencia significativa (P & lt 0,01) en la intensidad en comparación con las CD incubadas solas.

La activación de hibridomas de células T que reconocen péptidos OVA específicos en el contexto de moléculas MHC-I y II se utilizó como método alternativo para determinar la presentación de antígenos. Los hibridomas de células T B3Z [9] y DO.11.10 [10] reconocen péptidos OVA específicos en MHC clase I (H-2 B ) y II (I A D ), respectivamente. Las células de hibridoma T son menos dependientes que las células T primarias vírgenes de moléculas coestimuladoras y pueden ser activadas por células presentadoras de antígeno fijadas. El reconocimiento de los complejos péptido-MHC por las células de hibridoma T da como resultado un aumento de la secreción de IL-2. Los países en desarrollo se incubaron con no infectados o P. yoeliieritrocitos infectados durante 24 h antes de la adición de proteínas OVA purificadas durante 5 h. A continuación, se fijaron las CD para evitar la secreción de citocinas y se incubaron con los diferentes hibridomas durante 24 h. La activación de los hibridomas se determinó mediante la detección de IL-2 en el medio de incubación. Se encontró que las CD preincubadas con P. yoeliiLos eritrocitos infectados activan el hibridoma de células T que reconoce OVA-MHC-II, pero la activación del hibridoma que reconoce OVA-MHC-I se redujo significativamente. La activación de los hibridomas dependía de la dosis (Figuras 2A y 2B).

CD de P. yoelii -los ratones infectados pueden procesar antígenos exógenos para la presentación de MHC de clase II pero no para la de MHC de clase I. (A, B) CD preincubadas con no infectados (círculos negros) o P. yoeliieritrocitos infectados (círculos blancos) durante 24 h, se incubaron con OVA a las concentraciones indicadas durante 5 h. Luego, las CD se fijaron e incubaron con hibridoma B3Z específico para el epítopo OVA 257-264 /H-2 B (MHC-I) (A) o hibridoma DO11.10 específico para el epítopo OVA 323–339 /I A D (MHC-II) (B). (C, D) Las CD se incubaron con BSA (barras negras de 5 mg / ml) como control negativo u OVA (barras blancas de 5 mg / ml) durante 5 h antes de la adición o no de LPS durante 16 h. A continuación, las DC se incubaron con hibridomas B3Z (C) o DO11.10 (D) durante 24 h. (E-H) DC solas, preincubadas con no infectadas o P. yoelii-Eritrocitos infectados (E, F) o CD CD11c + aislados de ratones infectados en diferentes momentos durante la infección en la etapa sanguínea (G, H) se incubaron con OVA 5 mg / ml (barras blancas) o BSA 5 mg / ml como control negativo (barras negras) durante 5 h antes de la adición de LPS durante 16 h. Las CD se fijaron e incubaron con hibridoma B3Z (E, G) o hibridoma DO11.10 (F, H). Después de 24 h, se detectó mediante ELISA la secreción de IL-2 por hibridomas en el medio de cultivo.

La maduración de las CD aumenta su capacidad de presentación de antígenos, ya que aumenta la expresión de moléculas MHC en la superficie celular [1]. Como se esperaba, se encontró que la adición de LPS para inducir la maduración de las CD 5 h después de la incubación con OVA, dio como resultado una mayor activación de ambos hibridomas que reconocen OVA-MHC-I y II (Figuras 2C y 2D). El efecto de preincubar los países en desarrollo con P. yoeliiSe analizaron eritrocitos infectados o no infectados en presentación de antígeno de OVA por MHC-I y MHC-II después de inducir la maduración con LPS. De nuevo se observó que P. yoeliiLos eritrocitos infectados inhiben la activación del hibridoma que reconoce OVA-MHC-I, pero no OVA-MHC-II (Figuras 2E y 2F).

La capacidad de los CD CD11c + aislados de P. yoeliiSe analizó a los ratones infectados para presentar antígenos por MHC-II. Se encontró que la presentación del antígeno MHC-II se mantiene durante el curso de la infección, pero la presentación cruzada del MHC-I de los antígenos exógenos se inhibe durante el curso de la enfermedad (Figuras 2G y 2H). Estos resultados confirman observaciones previas [11] de que la presentación del antígeno MHC-I se inhibe durante Plasmodium infecciones e indican que las CD son capaces de procesar y presentar antígenos exógenos por MHC-II durante P. yoelii infecciones.

Los encuentros iniciales entre las CD presentadoras de antígenos y las células T ingenuas específicas incluyen la proyección direccional de abundantes extensiones de membrana desde las CD hacia las células T ingenuas e interacciones prolongadas entre ambas [2]. Analizar si Plasmodium interfiere con este proceso, las interacciones entre las CD derivadas de la médula ósea preincubadas con eritrocitos infectados y las células T CD4 + vírgenes se estudiaron en primer lugar utilizando microscopía de vídeo de lapso de tiempo. Los países en desarrollo se preincubaron con no infectados o P. yoeliieritrocitos infectados e incubados con células T anti-OVA CD4 + vírgenes aisladas de ratones transgénicos (DO11.10) que reconocen un epítopo OVA específico. Las CD se cargaron con el mismo epítopo peptídico (OVA 323–339) antes de la adición de células T. Las CD que presentan antígeno normalmente interactúan con células T vírgenes específicas de antígeno durante largos períodos de tiempo (más de 5 min) con abundantes extensiones de membrana proyectadas en la dirección de la célula T [8]. La preincubación de los países en desarrollo con eritrocitos no infectados no afectó las interacciones de las células DC-T, ya que las interacciones prolongadas con las extensiones de membrana se encontraron con frecuencia en los co-cultivos (Figura 3A y archivo adicional 1). Por el contrario, la preincubación con P. yoelii-Eritrocitos infectados inhibe la capacidad de los países en desarrollo para mantener interacciones prolongadas con extensiones de membrana con células T ingenuas (Figura 3B y archivo adicional 2). Solo se observaron interacciones cortas sin proyección de extensiones de membrana.

Análisis microscópico de lapso de tiempo de la interacción entre las CD y las células T después de la preincubación con P. yoelii eritrocitos infectados. Los países en desarrollo se diferenciaron in vitro y preincubado con (A) no infectado o P. yoeliieritrocitos infectados (B) antes de cargar con el péptido OVA 323–339. Se aislaron células T DO11.10 ingenuas que son específicas para este epítopo OVA de ratones transgénicos y se agregaron a las CD.Fotogramas de imágenes individuales de películas (archivo adicional 1 y archivo adicional 2) que muestran las interacciones de las células DC-T. Las flechas indican los contactos entre las CD y las células T. El tiempo en min se indica en cada cuadro. Se muestran los resultados representativos de uno de los cinco experimentos independientes.

Para realizar un análisis cuantitativo de este fenómeno, se observó la formación de conjugados estables entre DC presentadoras de antígeno y linfocitos T específicos. Cada población de tipo celular se marcó con un tinte fluorescente diferente para permitir la determinación de positivos duales para ambos marcadores que corresponden a conjugados estables [8]. Después de una coincubación de 30 min de igual número de CD que presentan el epítopo de ovoalbúmina y las células T anti-OVA CD4 + vírgenes específicas formaron conjugados estables donde las CD 'engullen' a las células T (Figura 4A, paneles superiores), que son diferentes de las sueltas contactos entre estas celdas (Figura 4A, panel inferior). Ver archivo adicional 3.

Deterioro de la capacidad de los países en desarrollo para interactuar y cebar CD4 ingenuo + Células T. (A) El panel superior izquierdo muestra una célula T (verde) "envuelta" por una CC (roja). El panel inferior izquierdo muestra una célula T en contacto con una CC pero no "envuelta". Los paneles de la derecha muestran los mismos campos microscópicos en luz transmitida. (A-C) Los países en desarrollo se diferenciaron in vitro y preincubado con no infectado (DC + RBC) o P. yoeliieritrocitos infectados (DC + iRBC), seguidos o no de incubación con LPS. Las CD se cargaron con péptido OVA 323-339 (barras negras) o no (barras blancas) y se incubaron durante 30 min con células T DO11.10 sin tratamiento previo marcadas con CFSE (verde). (D, E) CD11c + DC se aislaron de P. yoeliiratones infectados en diferentes momentos de la infección e incubados solos (barras blancas), con péptido OVA 323–339 (barras grises), o con LPS y péptido OVA 323–339 (barras negras). Las CD se incubaron durante 30 min con células T DO11.10 sin tratamiento previo marcadas con CFSE (verde). Para el análisis de microscopía (A, B, D), las CD se fijaron y la actina se tiñó (rojo), para el análisis de FAC (C, E), las CD se marcaron con un rastreador de células (rojo) antes de la incubación con células T. (B, D) Número de células T "engullidas" por 100 países en desarrollo analizados por microscopía. (C, E) Porcentaje de conjugados de células DC-T analizados por FACS. (F, G) Regulación positiva de CD69 en células T CD4 + vírgenes después de 12 h de incubación con CD no estimuladas (barras blancas) cargadas con péptido OVA 323-339 o estimuladas con LPS (barras negras). (F) Los países en desarrollo se diferenciaron in vitro y preincubado o no con no infectado o P. yoelii-Eritrocitos infectados. (G) Se aislaron CD de ratones infectados en diferentes momentos durante la infección en etapa sanguínea. Los resultados se expresan como media ± DE de muestras por triplicado. El análisis de FAC para los datos (F) y (G) se muestra en el archivo adicional 3.

La cuantificación del número de positivos duales mediante microscopía de fluorescencia reveló que los conjugados de células DC-T se forman cuando las DC de control cargadas con el epítopo peptídico específico se incuban con células T específicas y el número de conjugados aumenta cuando las DC se han activado mediante la adición de LPS. . Preincubación de países en desarrollo con P. yoeliiLos eritrocitos infectados inhibieron significativamente la formación de conjugados de células DC-T estables (Figura 4B). El análisis de dobles positivos para cada etiqueta fluorescente por FAC proporcionó resultados similares (Figura 4C). La adición de LPS como señal de maduración aumentó el número de conjugados de células DC-T en las DC de control preincubadas con eritrocitos no infectados, pero no mejoró las interacciones de células DC-T deterioradas por P. yoeliieritrocitos infectados (Figuras 4B y 4C).

Cuando se realizó un análisis similar utilizando CD CD11c + aisladas de P. yoelii- animales infectados en diferentes momentos después de la infección, también encontramos una disminución significativa en el número de conjugados estables de células DC-T en comparación con ratones no infectados (día 0). Incluso si se encontraron niveles más bajos, detectables de conjugados estables formados por DC de ratones infectados y células T específicas por microscopía y FAC (Figuras 4D y 4E), lo que sugiere que las interacciones de células DC-T están alteradas pero no completamente inhibidas por P. yoelii infección. Estos niveles aumentaron mínimamente mediante la adición de LPS a los países en desarrollo (Figuras 4D y 4E).

Para determinar el nivel de activación de células T en los cocultivos de DC y células T, se activaron las DC mediante la adición de LPS y se analizó la expresión de superficie del marcador de activación temprana CD69 en células T. En los co-cultivos de países en desarrollo incubados con P. yoelii-eritrocitos infectados o aislados de ratones infectados, el nivel de células T que expresan CD69 disminuyó considerablemente en comparación con los cocultivos con DC de control (Figuras 4F y 4G).

Estudiar la activación de las células T CD4 + durante P. yoelii infección en vivo, se transfirieron células T CD4 + vírgenes de ratones transgénicos DO11.10 que son específicos para el epítopo OVA 323-339 en P. yoeliiratones infectados (día 10 p.i.) o no infectados. Los ratones se inmunizaron con OVA 24 h después de la transferencia y se midió la activación de células T CD4 + 72 h después de la inyección de OVA. Las células T CD4 + vírgenes se marcaron con fluorescencia antes de la transferencia para permitir la identificación. El número de células T CD4 + transferidas en el bazo después de 72 h fue similar en animales infectados y no infectados (Figura 5A), pero después de la inmunización con antígeno, los ratones infectados cebados transfirieron células T CD4 + vírgenes con menor eficiencia que los ratones no infectados. La activación de las células T fue menor en los ratones infectados según lo determinado por la proliferación (disminución en el etiquetado de CFSE, Figura 5B), regulación por aumento de CD11a (Figura 5C), regulación por disminución de CD62L (Figura 5D) y aumento de IL-2 intracelular (Figura 5E). El efecto de transferir células T CD4 + vírgenes de ratones transgénicos DO11.10 a P. yoeliiTambién se analizaron los ratones infectados más temprano en la infección (día 5). En estas condiciones, solo la proliferación (disminución del marcado CFSE) y la expresión de CD11a disminuyeron significativamente en los animales infectados. No se encontraron cambios significativos en la secreción de IL-2 y la expresión de CD62L (consulte el archivo adicional 4).

Activación de CD4 naïve + Las células T se deterioran durante la Plasmodium infección de la etapa sanguínea. DO11.10 células T CD4 + vírgenes aisladas de bazos de ratones transgénicos se marcaron con CFSE y se transfirieron a células no infectadas o no infectadas. P. yoeliiratones infectados (10 días después de la infección). Los ratones se inmunizaron o no con OVA 24 h después de la transferencia de células T. Tres días después de la inmunización, las células T CD4 + transferidas de los bazos de los ratones receptores se analizaron mediante FAC para determinar (A) el número total en el bazo, (B) la proliferación (determinada como disminución de la fluorescencia de CFSE), (C) la regulación positiva de Expresión de la superficie de CD11a, (D) disminución de la expresión de la superficie de CD62L y (E) aumento de la producción intracelular de IL-2. Los resultados se expresan como la diferencia entre los valores obtenidos con ratones no inmunizados frente a ratones inmunizados con OVA. Los resultados se expresan como media ± DE de muestras por triplicado. El análisis de FAC con las puertas para las células transferidas se muestra en el archivo adicional 4.

La capacidad de las CD para proporcionar una presentación adecuada de antígenos a las células T en el contexto de P. yoelii La infección se analizó en detalle. Los resultados sugieren que durante P. yoelii infecciones, las CD mantienen la capacidad de procesar y presentar antígenos exógenos formando el complejo MHC-II-epítopo en la superficie de las CD, sin embargo, como se mostró antes para P. berghei [11], se encontró una presentación cruzada deficiente de antígenos exógenos por MHC-I.

La presentación eficaz de antígenos no es suficiente para la activación de células T CD4 + y CD8 + vírgenes, que también requieren señales coestimuladoras de las CD y citocinas específicas [12]. Las interacciones de las células T vírgenes con las CD maduras inductoras de cebado son más estables que los contactos con las CD inductoras de tolerancia en reposo. Se ha propuesto que las interacciones estables entre células T y DC participan en la inducción de la activación de células T específicas de antígeno a través de la entrega de una señal activadora por parte de las DC. Por el contrario, los contactos inestables con las CD en reposo podrían inducir señales de activación y proliferación a corto plazo en las células T [2], lo que puede explicar la falta de activación de las células T que observamos durante la infección tardía de la malaria. En ausencia de CD maduras, los contactos inestables seriados entre las células T y las CD en reposo darían como resultado la deleción clonal de las células T [2], un fenómeno que también se ha observado durante las infecciones por malaria, donde hay una deleción específica de las células T que reconocen Plasmodium antígenos [13].

La maduración de las CD aumenta la duración de las interacciones de las células DC-T y permite la formación de una red compleja de extensiones de membrana en las que las CD atrapan a las células T [8]. Se encontró que la capacidad de las CD para establecer estas interacciones efectivas con células T CD4 + vírgenes se inhibe durante la infección. Como se requiere la reorganización de la morfología de las DC mediada por actina para formar interacciones fuertes y duraderas con las células T [8], es posible que el parásito interfiera con el citoesqueleto de las DC. De hecho, numerosos genes en el citoesqueleto de DC se modulan durante P. yoelii infección [14].

Estudios previos han demostrado que las CD pueden procesar y presentar antígenos asociados con MHC de clase II durante infecciones en etapa sanguínea, lo que sugiere que la activación eficiente de las células T CD4 + podría tener lugar durante la infección murina [15], sin embargo, activación defectuosa y agotamiento específico de CD4 + Reconocimiento de células T Plasmodium Los antígenos se observan durante las infecciones murinas por paludismo [13, 16]. También se ha observado la supresión de la proliferación de células T CD4 + específicas de OVA en P. chaubaudiratones infectados, pero en este modelo la inhibición era evidente desde la infección temprana [17]. Además, estos autores también encontraron que las interacciones de las células T DC y CD4 + son inhibidas por P. chaubaudi infección in vitro y en vivo, mientras que la presentación de antígenos por MHC-II no se ve afectada [18].

Recientemente, se han identificado dos subpoblaciones de CD CD11c + con capacidades diferenciales para activar células T específicas de antígeno en P. chaubaudi ratones infectados [19], lo que sugiere que puede haber un equilibrio de fuerzas opuestas en la respuesta del huésped. Dado que las interacciones entre las CD y las células T disminuyen, pero aún son detectables, es posible que hayamos observado la suma de los diferentes efectos aportados por diferentes subpoblaciones de CD. Actualmente se cree que la tolerancia a las CD, inducida por la exposición a ligandos TLR, se induce durante la infección por malaria [20]. En este contexto, es probable que las CD tolerizadas que se encuentran cada vez más durante la infección tardía tengan interacciones deterioradas con las células T que conducen a una activación disminuida.


Las células T lideran el control del SARS-CoV-2 y la reducción de la gravedad de la enfermedad COVID-19

Una respuesta inmune específica del virus de múltiples capas es importante para controlar el virus durante la fase aguda de la infección y reducir la gravedad de la enfermedad COVID-19. Crédito: Crotty Lab / Cell Press.

Desde que apareció por primera vez el SARS-CoV-2, los investigadores han estado tratando de comprender si a veces el sistema inmunológico hace más daño que bien durante la fase aguda de COVID-19. El último estudio realizado por investigadores del Instituto de Inmunología de La Jolla argumenta claramente a favor del sistema inmunológico.

Su trabajo, publicado en la edición en línea del 16 de septiembre de 2020 de Celda, confirma que una respuesta inmune multicapa específica del virus es importante para controlar el virus durante la fase aguda de la infección y reducir la gravedad de la enfermedad COVID-19, y la mayor parte de la evidencia apunta a un papel mucho más importante de las células T que anticuerpos. Una respuesta inmune débil o descoordinada, por otro lado, predice un mal pronóstico de la enfermedad. Los hallazgos sugieren que las vacunas candidatas deben tener como objetivo provocar una amplia respuesta inmune que incluya anticuerpos, células T auxiliares y asesinas para garantizar una inmunidad protectora.

"Nuestras observaciones también podrían explicar por qué los pacientes mayores de COVID-19 son mucho más vulnerables a la enfermedad", dice el autor principal Shane Crotty, Ph.D., quien codirigió el estudio con Alessandro Sette, Dr. Biol.Sci., Ambos profesores del Centro de Investigación de Vacunas y Enfermedades Infecciosas de LJI. "Con el aumento de la edad, el reservorio de células T que pueden activarse contra un virus específico disminuye y la respuesta inmune del cuerpo se vuelve menos coordinada, lo que parece ser un factor que hace que las personas mayores sean drásticamente más susceptibles al COVID-19 grave o fatal".

Sette agrega, "Lo que no vimos fue ninguna evidencia de que las células T contribuyan a una tormenta de citocinas, que es más probable que esté mediada por el sistema inmunológico innato".

Cuando el SARS-CoV-2 (o cualquier otro virus) se infiltra en el cuerpo, el sistema inmunológico innato es el primero en entrar en escena y lanza un ataque amplio e inespecífico contra el intruso. Libera ondas de moléculas de señalización que incitan a la inflamación y alertan a las fuerzas de precisión del sistema inmunológico sobre la presencia de un patógeno.

En cuestión de días, el llamado sistema inmunológico adaptativo se activa y se mueve con precisión milimétrica contra el virus, interceptando partículas virales y matando las células infectadas.

El sistema inmunológico adaptativo consta de tres ramas: anticuerpos, células T auxiliares (Th), que ayudan a las células B a producir anticuerpos protectores y células T asesinas (CTL), que buscan células infectadas por virus y las eliminan.

Para su último estudio, los investigadores recolectaron muestras de sangre de 50 pacientes con COVID-19 y analizaron las tres ramas del sistema inmunológico adaptativo (anticuerpos específicos del SARS-CoV-2, células T auxiliares y asesinas) con gran detalle.

"Fue particularmente importante para nosotros capturar toda la gama de manifestaciones de la enfermedad, desde leves hasta críticamente enfermas, para que pudiéramos identificar los factores inmunológicos diferenciadores", dice el co-primer autor y especialista en enfermedades infecciosas Sydney Ramirez, MD, Ph.D., quien encabezó la colección de muestras.

Lo que el equipo encontró fue que, al igual que en su estudio anterior, todos los individuos completamente recuperados tenían respuestas medibles de anticuerpos, células T auxiliares y asesinas, mientras que la respuesta inmune adaptativa en pacientes con COVID-19 aguda variaba más ampliamente, algunos carecían de anticuerpos neutralizantes, otros ayudantes o asesinos. Células T o cualquier combinación de las mismas.

"Cuando analizamos una combinación de todos nuestros datos en los 111 parámetros medidos, encontramos que, en general, las personas que montaban una respuesta adaptativa más amplia y bien coordinada tendían a hacerlo mejor. Una fuerte respuesta de células T específica del SARS-CoV-2 , en particular, fue predictivo de una enfermedad más leve ", dice la co-primera autora e investigación postdoctoral Carolyn Moderbacher, Ph.D. "Los individuos cuya respuesta inmunológica estaba menos coordinada tendían a tener peores resultados".

El efecto se magnificó cuando los investigadores desglosaron el conjunto de datos por edad. "Las personas mayores de 65 años eran mucho más propensas a tener una respuesta deficiente de las células T y una respuesta inmune mal coordinada, y por lo tanto tener un COVID-19 mucho más grave o fatal", dice Crotty. "Por lo tanto, parte de la susceptibilidad masiva de los ancianos al COVID-19 parece ser una respuesta inmune adaptativa débil, que puede deberse a menos células T ingenuas en los ancianos".

Las células T ingenuas son células T sin experiencia que aún no han encontrado su compatibilidad viral y están esperando ser llamadas. A medida que envejecemos, el suministro del sistema inmunológico de células T ingenuas desplegables disminuye y hay menos células disponibles para ser activadas para responder a un nuevo virus. "Esto podría conducir a una respuesta inmune adaptativa retrasada que no puede controlar un virus hasta que sea demasiado tarde para limitar la gravedad de la enfermedad o la magnitud de la respuesta sea insuficiente", dice Moderbacher.

De acuerdo con lo que otros equipos de investigación habían encontrado antes, los anticuerpos no parecen jugar un papel importante en el control del COVID-19 agudo. En cambio, las células T y las células T colaboradoras en particular están asociadas con respuestas inmunes protectoras. "Esto era desconcertante para muchas personas", dice Crotty, "pero controlar una infección primaria no es lo mismo que la inmunidad inducida por la vacuna, donde el sistema inmunológico adaptativo está listo para atacar en el momento cero".

Si una vacuna tiene éxito, los anticuerpos inducidos por la vacuna están listos para interceptar el virus cuando aparece en la puerta. Por el contrario, en una infección normal, el virus se adelanta porque el sistema inmunológico nunca ha visto nada parecido. Para cuando el sistema inmunológico adaptativo está listo para funcionar durante una infección primaria, el virus ya se ha replicado dentro de las células y los anticuerpos no pueden llegar a él.

"Por lo tanto, estos hallazgos indican que es plausible que las células T sean más importantes en la infección natural por SARS-CoV-2 y que los anticuerpos sean más importantes en una vacuna COVID-19", dice Crotty, "aunque también es plausible que las respuestas de las células T contra esto virus son importantes en ambos casos ".


Ver el vídeo: Activación de linfocitos T. Biología. Sistema Inmune. V5. Egg Educación (Agosto 2022).