Tolerancja

transplantacyjna

Grażyna Korczak-Kowalska

Zakład Immunologii Klinicznej

Instytut Transplantologii, Warszawski Uniwersytet Medyczny

Darrell J., et al., Transfusion. 2001, 41 : 419-430.

Darrell J., et al., Transfusion. 2001, 41 : 419-430.

Przeszczep

antygen

IL-2

Tc

B

NK

APC TH Th Th

Th Th

Th

INF-γ

Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.

Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006..

Tolerancja

http://users.path.ox.ac.uk/~scobbold/tig/tolg2.html

Aktywacja

• Typ komórki prezentującej antygen

• Dostępność sygnałów kostymulujących

• Środowisko – obecność cytokin prozapalnych lub przeciwzapalnych

• Liczba limfocytów rozpoznających antygen

• Powinowactwo receptora do antygenu

• Stężenie antygenu

• Stadium różnicowania limfocytu

Główne czynniki decydujące o aktywacji bądź tolerancji

Tolerancja immunologiczna

1. układ odpornościowy nie rozwija odpowiedzi immunologicznej tylko na

określony antygen (y)

2. odpowiedź immunologiczna na inne antygeny pozostaje prawidłowa

3. nie jest wymagana egzogenna immunosupresja

Do indukcji i utrzymania tolerancji transplantacyjnej niezbędne są

mechanizmy immunologiczne uczestniczące w utrzymaniu tolerancji na

własne antygeny (autotolerancja)

Mechanizmy tolerancji immunologicznej

Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.

Mechanizmy tolerancji transplantacyjnej:

1. delecja: centralna i obwodowa

2. mechanizmy immunoregulacyjne: anergia klonalna, dewiacja

immunologiczna, immunoregulacja, klonalna inaktywacja

Delecja

Delecja (głw. apoptoza) klonów limfocytów T aktywowanych antygenami

dawcy może zachodzić centralnie lub na obwodzie:

Centralnie

Szpik podawany jest biorcy, któremu zniszczono uprzednio układ

krwiotwórczy i odpornościowy (naświetlanie i immunoterapia)

umożliwiając komórkom prezentującym (APC) dawcy zasiedlanie grasicy i

indukowanie delecji dojrzałych tymocytów rozpoznajacych antygeny

dawcy.

Obwód

Delecja jest indukowana przez rozpoznanie antygenu dawcy w

suboptymalnych warunkach (blokada kostymulacji).

AICD (activation-induced cell death)

Fas i inne cząsteczki z rodziny TNFR

PCD (passive cell death or death by neglect)

Komórki po stymulacji wchodzą w cykl komórkowy. Brak czynników wzrostu (np. IL-2,

IL-4, IL-7 i/lub IL-15) indukuje w nich apoptozę.

Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.

Apoptoza

Rola apoptozy w indukcji tolerancji

- Eliminacja alloreaktywnych limfocytów T w grasicy i B w szpiku;

- eliminacja potencjalnie cytotoksycznych alloreaktywnych obwodowych

limfocytów T;

- indukcja produkcji cytokin supresyjnych: IL-10 i TGF-.

Rola cząsteczek z rodziny

CD28/CTLA-4/PD-1 w aktywacji

limfocytów T

Xue-Zhong Yu, et al., The Lancet, 2001, 357 :1959-63.

Immunologia, red. J.Gołąb, i inni, PWN 2006.

Anergia

Jest to funkcjonalna inaktywacja odpowiedzi

limfocytów T ( blokada kostymulacji).

Immunoregulacja

Aktywny proces, w którym jedna populacja komórek kontroluje lub reguluje

aktywność innej populacji.

Komórki regulatorowe

Właściwości regulatorowe posiadają limfocyty T CD4+ (Treg, Th1, Th2, Th3,

Tr1, Th17, Th9, Th22, Tfh), CD8+ (CD8+CD28-, CD8+CD25+), komórki

TCR+CD4-CD8-, komórki dendrytyczne (tol DC), komórki NKT, limfocyty

Breg, Mreg, MDSC.

CD4+CD25

+FOXP3

+ (Treg)

CD4+CD25

+CD127

low

FOXP3 (czynnik transkrypcyjny)

CTLA4 (CD152; cytotoxic T-lymphocyte antigen 4))

GITR (glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor))

LAG-3 (lymphocyte-activation gene 3)

CD122 (łańcuch receptora dla IL-2)

CD103 (integryna E7)

CD45RB (CD45RBlow)

CD127low (IL-7 receptor -chain)

Von Herrath M.G., et al., Nature Reviews, 2003, 3: 224-231.

Apoptotyczne i będące w anergii limfocyty T hamują dojrzewanie komórek

dendrytycznych (hamują ekspresję cząsteczek MHC oraz kostymulacyjnych)

prowadząc do rozwoju stanu tolerancji

U człowieka wyróżniono dwie główne subpopulacje DC:

- mieloidalne DC (mDC): Lin-/MHCII+/CD11c+/CD123- (IL-3Rα)/BDCA-1+

W reakcji zapalnej, po aktywacji receptorów TLR, po pochłonięciu antygenu

(patogenów, allo-Ag) mDC migrują do wtórnych narządów limfatycznych i

indukują odpowiedź swoistą.

- plazmacytoidalne (pDC): Lin-/MHCII+/CD11c-/CD123+/BDCA-2+ i Ig-like

transkrypt 7+

pDC rozpoznają kwasy nukleinowe (mikroorganizmów i własne) i syntetyzują IFN-

α.

Interakcje komórek dendrytycznych i limfocytów

a) DC niedojrzała b) DC dojrzała

Franzke 2006

).

Niedojrzałe DC są prototypami tolerogennych DC (tol DC).

Fenotyp opisanych pierwotnie niedojrzałych DC o potencjale tolerogennym:

CD205+, MHCII+, CD40dim CD80dim CD86dim.

Rola tol DC w transplantacji narządów allogenicznych

Tol DC mogą pochodzić od biorcy lub dawcy narządu. DC biorcy mogą

- zawierać lub nie zawierać antygen dawcy

- mogą być hodowane w obecności czynników farmakologicznych (np.

VitD3/IL-10 w celu hamowania dojrzewania DC).

M. Ezzelarab, et al., Sem Immunol, 2011 (23): 252.

Terapeutyczne zastosowanie tol DC

w transplantacji narządów

M. Ezzelarab, et al., Sem Immunol, 2011 (23): 252.

IL2,TGF-β IL10

Foxp3

GITR

CD25

CTLA4

CD122

•TOLERANCJA

TRANSPLANTACYJNA

•AUTOTOLERANCJA

•ALERGIA

•CIĄŻA

!

Naturalne limfocyty Treg rozwiją się w grasicy w trakcie dojrzewania limfocytów T,

indukowane limfocyty Treg rozwijają się na obwodzie, gdy limfocyty T stymulowane

są w nieobecności sygnału kostymulującego (wykazują stałą ekspresję CTLA-4,

CD103 i GITR)

Limfocyty Treg CD4+CD25+FOXP3+

Mechanizmy działania komórek regulatorowych

a) bezpośredni kontakt b) rozpuszczalne czynniki

Franzke 2006

Wood K.J., et al., Nat Rev Immunol. 2003, 3: 199-210.

McHugh R.S., et al., J Allergy Clin Immunol, 2002, 110 : 693-702.

McHugh R.S., et al., J Allergy Clin Immunol, 2002, 110 : 693-702.

Metody doświadczalne:

- tolerancja noworodkowa: podawanie antygenów transplantacyjnych

przyszłego dawcy w życiu płodowym lub noworodkowym

- podawanie antygenów transplantacyjnych do grasicy w celu wywołania

delecji określonych klonów limfocytów T

- wywołanie chimeryzmu przez napromieniowanie biorcy promieniami

jonizującymi w dużej dawce i podanie mu komórek krwiotwórczych (np.

szpik) przyszłego dawcy

- podawanie 7 dni przed transplantacją niedojrzałych DC generowanych in

vitro przedłużało przeżycie przeszczepu serca

- autologiczne DC inkubowane in vitro z allopeptydami powodują ekspansję

alloantygenowo specyficznych Treg, które indukują tolerancję na

przeszczepy skóry myszy

Tolerancja centralna

- podawanie antygenów dawcy do grasicy dorosłego biorcy

- indukcja mikrochimeryzmu po podaniu komórek hematopoetycznych dawcy.

Tolerancja obwodowa

- osłabienie funkcji alloreaktywnych limfocytów T

- podawanie komórek dawcy

- deplecja obwodowych limfocytów T

- hamowanie aktywacji limfocytów T poprzez blokowanie

lub modulowanie sygnału kostymulacji

- wykorzystanie limfocytów Treg

- osłabienie zdolności komórek APC (głównie DC) do

stymulowania limfocytów T

- strategie generowania niedojrzałych „tolerogennych” DC

- działanie czynników farmakologicznych (rapamycyna,

dexametazon, witamina D3)

- inkubacja z IL-10 i TGF- oraz niedużymi stężeniami

czynników wzrostu

Proporcje pomiędzy efektorowymi limfocytami T i limfocytami Treg

wpływają na rozwój odpowiedzi immunologicznej.

Protokoły lekowe wprowadzane są w klinice w celu rozwoju mechanizmów

tolerancji obwodowej i redukcji leczenia immunosupresyjnego.

Wood K.J., et al., Nat Rev Immunol. 2003, 3: 199-210.

Tolerancja transplantacyjna zwykle rozwija się:

- po latach od transplantacji, co sugeruje że jest to proces , a nie

nagła indukcja

- nie ma związku z chorobą nerek

- przeszczepy od dawców młodszych dobrze korelują z rozwojem

tolerancji

- pacjenci z rozwiniętą tolerancją wykazują liczbę i funkcję Treg

podobną do zdrowych osób i chorych z dobrze funkcjonującym

przeszczepem na standardowej immunosupresji

- wykazują korzystny stosunek Treg do limfocytów T

efektorowych w przeszczepie

- nadal nie wiadomo dlaczego i jak układ odpornościowy

rozwija tolerancję transplantacyjną u danego chorego

Miejsca immunologicznie uprzywilejowane: - przednia komora oka

- jądro

- mózg

Mechanizmy:

- obecność barier (krew-mózg, krew-jądro) utrudniających napływ limfocytów

- limfocyty T regulatorowe/ supresorowe

- lokalne wytwarzanie cytokin supresyjnych: IL-10 i TGF-

- wysoka ekspresja cząsteczek FasL na komórkach obecnych w tych miejscach

Etapy rozwoju tolerancji transplantacyjnej: • indukcja

• funkcjonalna ignorancja

• tolerancja