Иммунная привилегия - Immune privilege

Некоторые участки человеческого тела иммунная привилегия, что означает, что они могут терпеть введение антигены не вызывая воспалительный иммунная реакция. Ткань прививки обычно распознаются организмом как чужеродный антиген и подвергаются атаке со стороны иммунная система. Однако в привилегированных иммунных зонах тканевые трансплантаты могут выжить в течение продолжительных периодов времени без отказ происходящее.[1] Иммунологически привилегированные сайты включают:

Также считается, что иммунная привилегия в некоторой степени возникает или может быть индуцирована у суставной хрящ.[3][4][5] Когда-то считалось, что это также включает мозг, но теперь известно, что это неверно, поскольку было показано, что иммунные клетки ЦНС вносят вклад в поддержание нейрогенеза и способности к пространственному обучению во взрослом возрасте.[6]

Иммунная привилегия считается эволюционной адаптацией для защиты жизненно важных структур от потенциально разрушительных эффектов воспалительного иммунного ответа. Воспаление головного мозга или глаза может привести к потере функции органа, а иммунные реакции, направленные против плода, могут привести к выкидыш.

С медицинской точки зрения пересадка роговицы[7] пользуется этим преимуществом, как и трансплантация мениска коленного сустава.[8]

Механизмы

Было обнаружено, что антигены из привилегированных иммунных регионов взаимодействуют с Т-клетки необычным образом: вызывая толерантность к обычно отклоняемым стимулам.[9] Иммунные привилегии превратились в активный, а не пассивный процесс.

Физические структуры, окружающие привилегированные объекты, вызывают недостаток лимфатический дренаж, ограничивающий способность иммунной системы проникать в этот участок. К другим факторам, которые способствуют поддержанию иммунных привилегий, относятся:

Характер изоляции иммунологически привилегированных участков от остальной части иммунной системы организма может сделать их мишенями для аутоиммунный заболевания или состояния, включая симпатическая офтальмия в глаза.

Иммунологически привилегированные сайты

Глаз

Основная статья: Глазная иммунная система

Помимо механизмов, ограничивающих проникновение иммунных клеток и вызывающих подавление иммунитета, в глазу также содержатся активные иммунные клетки, которые действуют при обнаружении чужеродных антигенов. Эти клетки взаимодействуют с иммунной системой, вызывая необычное подавление системного ответа иммунной системы на антиген, введенный в глаз. Это известно как иммунное отклонение, связанное с передней камерой (ACAID).[12][13]

Симпатическая офтальмия это редкое заболевание, которое возникает в результате изоляции глаза от системной иммунной системы. Обычно травма одного глаза вызывает высвобождение глазных антигенов, которые распознаются и улавливаются местными антигенпрезентирующими клетками (APC), такими как макрофаги и дендритные клетки. Эти APC переносят антиген в локальные лимфатические узлы, где их образцы Т-клетки и В-клетки. Попадая в системную иммунную систему, эти антигены распознаются как чужеродные, и против них устанавливается иммунный ответ. Результатом является сенсибилизация иммунных клеток к собственному белку, вызывающая аутоиммунную атаку как на поврежденный, так и на неповрежденный глаз.[9]

Таким образом, собственность с иммунными привилегиями вместо этого работает против глаз. Т-клетки обычно сталкиваются с аутоантигенами во время своего развития, когда они перемещаются в дренаж ткани. лимфатический узел. Анергия индуцируется в Т-клетках, которые связываются с аутоантигенами, дезактивируют их и предотвращают аутоиммунный ответ в будущем. Однако физическая изоляция глазных антигенов приводит к тому, что Т-клетки организма никогда не сталкивались с ними в любое время в процессе развития. Исследования на мышах показали, что отсутствие презентации глазных аутоантигенов специфическим Т-клеткам не может вызвать достаточное количество анергии к аутоантигенам. В то время как недостаточной презентации антигена (из-за физических барьеров) достаточно для предотвращения активации аутореактивных иммунных клеток глаза, неспособность вызвать достаточную анергию к Т-клеткам имеет пагубные последствия. В случае повреждения или случайного проявления иммунной системы презентация антигена и иммунный ответ будут происходить с повышенной скоростью.[14]

Плацента и плод

Основная статья: Иммунная толерантность при беременности

Иммунная система матери способна обеспечить защиту от микробных инфекций, не вызывая иммунного ответа против тканей плода, экспрессирующих отечески унаследованный аллоантигены. Лучшее понимание иммунологии беременности может привести к открытию причин выкидыш.

Регуляторные Т-клетки (Tregs), по-видимому, важны для поддержания толерантности к антигену плода. Повышенное количество Treg обнаруживается при нормальной беременности. И на мышах, и на людях уменьшение количества Treg было связано с иммунологическим отторжением плода и выкидышем. Эксперименты на мышах по переносу CD4 + / CD25 + Treg-клеток от нормальных беременных мышей животным, склонным к аборту, привели к предотвращению абортов.[15] Это подтвердило важность этих клеток в поддержании иммунных привилегий в утробе матери.

Существует ряд теорий относительно точного механизма, с помощью которого поддерживается толерантность плода. В недавней литературе было предложено[16] что толерантное микроокружение создается на границе между матерью и плодом регуляторными Т-клетками, производящими «толерантные молекулы». Эти молекулы, включая гемоксигеназу 1 (HO-1), фактор ингибирования лейкемии (LIF), трансформирующий фактор роста β (TGF-β) и интерлейкин 10 (IL-10), все участвуют в индукции иммунной толерантности. Foxp3 и нейропиллин являются маркерами, экспрессируемыми регуляторными Т-клетками, с помощью которых они идентифицируются.

Семенники

Основная статья: Иммунология яичек

Сперма иммуногенна, то есть она вызовет аутоиммунную реакцию при пересадке из яичка в другую часть тела. Это было продемонстрировано в экспериментах на крысах Lansteiner (1899) и Metchinikoff (1900),[17][18] мышей[19] и морские свинки.[20] Вероятная причина их иммуногенность или скорее антигенность Эта сперма впервые созревает в период полового созревания, после центральная терпимость был установлен, поэтому организм распознает их как чужеродные и вырабатывает против них иммунную реакцию.[21] Следовательно, в этом органе должны существовать механизмы их защиты, чтобы предотвратить любую аутоиммунную реакцию. В гематоэнцефалический барьер может способствовать сохранению спермы. Однако в области иммунологии яичек считается, что гемато-яичковый барьер не может объяснить полное подавление иммунитета в яичках из-за (1) его неполноты в области, называемой rete testis[18] и (2) присутствие иммуногенных молекул за пределами гемато-семенникового барьера на поверхности сперматогония.[17][18] Клетки Сертоли играют решающую роль в защите спермы от иммунной системы. Они создают клеточный барьер Сертоли, который дополняет барьер между кровью и яичками.[22] Защиту обеспечивает узкие стыки, которые появляются между двумя соседними клетками Сертоли.[23] Другой механизм, который может защитить сперму, - это подавление иммунных ответов в яичках.[24][25]

Центральная нервная система

В Центральная нервная система (ЦНС), включающая головной и спинной мозг, является чувствительной системой с ограниченной способностью регенерация. В связи с этим когда-то считалось, что концепция «иммунных привилегий» в ЦНС имеет решающее значение для ограничения воспаления. В гематоэнцефалический барьер играет важную роль в поддержании отделения ЦНС от системной иммунной системы, но наличие гематоэнцефалического барьера само по себе не обеспечивает иммунных привилегий.[26] Считается, что иммунные привилегии в ЦНС различаются в разных отделах системы, наиболее ярко выражаясь в паренхима ткань или «белое вещество».[26]

Однако за последние два десятилетия концепция ЦНС как «иммунопривилегированной» системы органов была подвергнута огромному сомнению и пересмотрена. Текущие данные не только указывают на наличие резидентной ЦНС. макрофаги (известный как микроглия ) в ЦНС, но также имеется множество доказательств, свидетельствующих об активном взаимодействии ЦНС с периферическими иммунными клетками.[27]

Обычно в нормальной (неповрежденной) ткани антигены поглощаются антигенпрезентирующими клетками (дендритные клетки ), а затем транспортируется в лимфатические узлы. В качестве альтернативы растворимые антигены могут стекать в лимфатические узлы. Напротив, в ЦНС дендритные клетки не считаются присутствующими в нормальной паренхимной ткани или периваскулярное пространство хотя они присутствуют в мозговые оболочки и сосудистые сплетения.[26] Таким образом, считается, что способность ЦНС доставлять антигены к локальным лимфатическим узлам и вызывать активацию Т-клеток ограничена.[28]

Хотя в ЦНС нет традиционной лимфатической системы, был продемонстрирован отток антигенов из ткани ЦНС в шейные лимфатические узлы. Ответ, вызываемый лимфатическими узлами на антигены ЦНС, смещен в сторону В-клеток. Дендритные клетки из спинномозговая жидкость было обнаружено, что они мигрируют в В-клеточные фолликулы шейных лимфатических узлов.[29] Смещение ответа на антиген со стороны ЦНС в сторону гуморальный ответ означает, что можно избежать более опасного воспалительного Т-клеточного ответа.

Ранее была показана индукция системной толерантности к антигену, введенному в ЦНС.[30] Это было замечено в отсутствие опосредованной Т-клетками воспалительной «реакции гиперчувствительности замедленного типа» (DTH), когда антиген повторно вводился в другую часть тела. Этот ответ аналогичен ACAID в глазах.

Клинические применения

Существует большой потенциал для использования молекулярных механизмов, присутствующих в привилегированных иммунных зонах при трансплантации, особенно аллотрансплантации. По сравнению с кожными аллотрансплантатами, которые отторгаются почти в 100% случаев, аллотрансплантаты роговицы длительно выживают в 50-90% случаев. Привилегированные иммунные аллотрансплантаты выживают даже без иммуносупрессия, который обычно применяется к различным реципиентам ткани / органа.[31] Исследования показывают, что использование иммунного отклонения, связанного с передней камерой камеры (ACAID), водянистой влаги и ее противовоспалительных свойств, а также индукции регуляторные Т-клетки (Treg) может увеличить выживаемость аллотрансплантатов.[32]

Другой вариант использования иммунных привилегий - это генная терапия. Клетки Сертоли уже использовались в исследованиях для производства инсулин у живых диабетических мышей. Клетки Сертоли были генетически сконструированы с использованием рекомбинантный лентивирус для производства инсулина, а затем его трансплантируют мышам. Несмотря на то, что результаты были краткосрочными, исследовательская группа установила, что можно использовать генно-инженерные клетки Сертоли в клеточной терапии.[33]

Клетки Сертоли также использовались в экспериментах для их иммунодепрессивный функция. Их использовали для защиты и выращивания островков, производящих инсулин для лечения диабет I типа. Использование клеток Сертоли значительно увеличило выживаемость пересаженных островков. Однако необходимо провести больше экспериментов, прежде чем этот метод может быть опробован в медицине как часть клинических испытаний.[34] В другом исследовании на диабет II типа и мышей с ожирением, трансплантация микрокапсулированных клеток Сертоли в подкожный депо брюшного жира приводит к возвращению нормального уровня глюкозы у 60% животных.[35]

История исследования

Существование иммунных привилегированных областей глаза было признано еще в конце 19 века и исследовано Питер Медавар.[36] Первоначальное объяснение этого явления заключалось в том, что физические барьеры вокруг привилегированного иммунного сайта позволяли ему вообще избежать обнаружения со стороны иммунной системы, не позволяя иммунной системе реагировать на любые присутствующие антигены. Более поздние исследования выявили ряд различных механизмов, с помощью которых иммунные привилегированные участки взаимодействуют с иммунной системой.

Рекомендации

  1. ^ а б Хонг С., Ван Каер Л. (ноябрь 1999 г.). «Иммунная привилегия: следить за естественными Т-киллерами». Журнал экспериментальной медицины. 190 (9): 1197–200. Дои:10.1084 / jem.190.9.1197. ЧВК  2195673. PMID  10544192.
  2. ^ [1], Раджаби, Ф., Дрейк, Л.А., Сенна, М.М. и Rezaei, N., 2018. очаговая алопеция: обзор патогенеза заболевания. Британский журнал дерматологии ..
  3. ^ Сунь З., Чжан М., Чжао XH, Лю Чж, Гао Й, Самарцис Д., Wang HQ, Ло З. Дж. (2013). «Иммунные каскады в межпозвоночном диске человека: плюсы и минусы». Международный журнал клинической и экспериментальной медицины. 6 (6): 1009–1014. ЧВК  3657352. PMID  23696917.
  4. ^ Fujihara Y, Takato T, Hoshi K (2014). «Макрофаг-индуцирующий FasL на хондроцитах формирует иммунную привилегию в инженерии хрящевой ткани, усиливая регенерацию in vivo». Стволовые клетки. 32 (2): 1208–1219. Дои:10.1002 / шток.1636. PMID  24446149.
  5. ^ Абазари А, Джомха Н.М., Эллиотт Дж. А., МакГанн Л. Э. (2013). «Криоконсервация суставного хряща». Криобиология. 66 (3): 201–209. Дои:10.1016 / j.cryobiol.2013.03.001. PMID  23499618.
  6. ^ Зив, Ю. и др. (2006). Nature Neuroscience, Иммунные клетки способствуют поддержанию нейрогенеза и способности к пространственному обучению во взрослом возрасте 9, 268 - 275.
  7. ^ Нидеркорн, Джерри Ю. (27.01.2017). «Трансплантация роговицы и иммунные привилегии». Международные обзоры иммунологии. 32 (1): 57–67. Дои:10.3109/08830185.2012.737877. ISSN  0883-0185. ЧВК  3885418. PMID  23360158.
  8. ^ Гарретт Дж. К., Стенсен Р. Н., Стивенсен Р. Н. (1991). «Трансплантация мениска в колене человека: предварительный отчет». Артроскопия: журнал артроскопической и родственной хирургии. 7 (1): 57–62. Дои:10.1016 / 0749-8063 (91) 90079-Д. PMID  2009121.
  9. ^ а б Джейнвей, К. А. Младший, Трэверс, П., Уолпорт, М., Шломчик. М.Дж. (2005). ImmunoBiology, иммунная система в здоровье и болезни 6-е издание. Наука о гирляндах.
  10. ^ «Аутоиммунитет». webMIC 419: Иммунология. Университет Аризоны. Архивировано из оригинал на 2003-06-10.
  11. ^ Green DR, Ware CF (июнь 1997 г.). «Фас-лиганд: привилегия и опасность». Proc Natl Acad Sci USA. 94 (12): 5986–90. Bibcode:1997PNAS ... 94.5986G. Дои:10.1073 / пнас.94.12.5986. ЧВК  33671. PMID  9177153.
  12. ^ Кейно Х., Такеучи М., Кезука Т., Хаттори Т., Усуи М., Тагучи О, Стрейлейн Дж. В., Стейн-Стрейлен Дж. (Март 2006 г.). «Индукция глазной толерантности не зависит от природных регуляторных CD4 + CD25 + Т-клеток». Исследовательская офтальмология и визуализация. 47 (3): 1047–55. Дои:10.1167 / iovs.05-0110. PMID  16505040.
  13. ^ Streilein JW, Stein-Streilein J (2002). «Иммунное отклонение, связанное с передней камерой (ACAID): регуляция, биологическая значимость и значение для терапии». Международные обзоры иммунологии. 21 (2–3): 123–52. Дои:10.1080/08830180212066. PMID  12424840. S2CID  40690072.
  14. ^ Ламбе Т., Люнг Дж. К., Ферри Х, Бурье-Джонс Т., Макинен К., Крокфорд Т.Л., Цзян Х.Р., Никерсон Дж. М., Пелтонен Л., Форрестер СП, Корнал Р. Дж. (2007). «Ограниченная анергия периферических Т-клеток предрасполагает к аутоиммунитету сетчатки». Журнал иммунологии. 178 (7): 4276–4283. Дои:10.4049 / jimmunol.178.7.4276. PMID  17371984.
  15. ^ Зенклассен А.С. (2006). «Регуляторные Т-клетки при беременности». Семинары Springer по иммунопатологии. 28 (1): 31–39. Дои:10.1007 / s00281-006-0023-6. PMID  16838178. S2CID  40735131.
  16. ^ Зенклассен А.С., Шумахер А., Зенклассен М.Л., Вафула П., Volk HD (апрель 2007 г.). «Иммунология беременности: клеточные механизмы, обеспечивающие выживание плода в материнской матке». Обзоры экспертов в области молекулярной медицины. 9 (10): 1–14. Дои:10.1017 / S1462399407000294. PMID  17462112.
  17. ^ а б Хеджер МП, Хейлз ДБ (2006). «Иммунофизиология мужского репродуктивного тракта». В Neill JD (ред.). Физиология репродукции Кнобила и Нила. Эльзевир. С. 1195–1286. ISBN  978-0-12-515401-7.
  18. ^ а б c Fijak M, Meinhardt A (2006). «Яички в иммунной привилегии». Иммунол Рев. 213 (1): 66–81. Дои:10.1111 / j.1600-065X.2006.00438.x. PMID  16972897. S2CID  3048709.
  19. ^ Коно С., Муньос Дж. А., Уильямс Т.М., Тойшер С., Бернард С.С., Тунг К.С. (1983). «Иммунопатология экспериментального аллергического орхита мышей». J. Immunol. 130 (6): 2675–2682. PMID  6682874.
  20. ^ Тойшер К., Уайлд ГК, Тунг К.С. (1982). «Иммунохимический анализ аутоантигенов спермы морской свинки». Биол. Репрод. 26 (2): 218–229. Дои:10.1095 / биолрепрод26.2.218. PMID  7039703.
  21. ^ Каур, Гурвиндер; Томпсон, Леа Энн; Дюфур, Джаннетт М. (01.06.2014). «Клетки Сертоли - иммунологические дозорные сперматогенеза». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. Регулирование сперматогенеза, часть II и репликация ДНК. 30: 36–44. Дои:10.1016 / j.semcdb.2014.02.011. ЧВК  4043859. PMID  24603046.
  22. ^ Каур, Гурвиндер; Томпсон, Леа Энн; Дюфур, Джаннетт М. (27 января 2017 г.). «Клетки Сертоли - иммунологические дозорные сперматогенеза». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 0: 36–44. Дои:10.1016 / j.semcdb.2014.02.011. ISSN  1084-9521. ЧВК  4043859. PMID  24603046.
  23. ^ Митал, Паял; Хинтон, Барри Т .; Дюфур, Джаннетт М. (01.05.2011). «Барьеры кровь-яички и кровь-придаток яичка - это больше, чем просто их плотные соединения». Биология размножения. 84 (5): 851–858. Дои:10.1095 / биолрепрод.110.087452. ISSN  1529-7268. ЧВК  4574632. PMID  21209417.
  24. ^ Керн С., Робертсон С.А., Мау В.Дж., Мэддокс С. (1995). «Секреция цитокинов макрофагами в семенниках крысы». Биол. Репрод. 53 (6): 1407–1416. Дои:10.1095 / биолрепрод53.6.1407. PMID  8562698.
  25. ^ О'Брайан М.К., Гердпрасерт О., Николич-Патерсон Д. Д., Мейнхард А., Мюр Дж. А., Фулдс Л. М., Филлипс Д. Д., Де Кретсер Д. М., Хеджер депутат (2005). «Профили цитокинов в семенниках крыс, получавших липополисахарид, выявляют локальное подавление воспалительных реакций». Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 288 (6): R1744 – R1755. Дои:10.1152 / ajpregu.00651.2004. PMID  15661966. S2CID  15841104.
  26. ^ а б c Галеа I, Бехманн I, Перри В.Х. (январь 2007 г.). «Что такое иммунная привилегия (не)?». Тенденции в иммунологии. 28 (1): 12–8. Дои:10.1016 / j.it.2006.11.004. PMID  17129764.
  27. ^ Карсон MJ, Doose JM, Melchior B, Schmid CD, Ploix CC (октябрь 2006 г.). «Иммунитет ЦНС: прячется у всех на виду». Иммунол. Rev. 213 (1): 48–65. Дои:10.1111 / j.1600-065X.2006.00441.x. ЧВК  2633103. PMID  16972896.
  28. ^ Mendez-Fernandez Y.V .; и другие. (2005). «Анатомические и клеточные требования для активации и миграции вирусоспецифических CD8 + Т-клеток в мозг во время заражения вирусом Тейлера». Журнал вирусологии. 79 (5): 3063–3070. Дои:10.1128 / jvi.79.5.3063-3070.2005. ЧВК  548433. PMID  15709026.
  29. ^ Hatterer E, et al. (2006). «Как дренировать без лимфатических сосудов? Дендритные клетки мигрируют из спинномозговой жидкости в В-клеточные фолликулы шейных лимфатических узлов». Кровь. 107 (2): 806–812. Дои:10.1182 / кровь-2005-01-0154. PMID  16204309.
  30. ^ Wenkel H, et al. (2000). «Системные иммунные отклонения в ЦНС не обязательно зависят от целостности гематоэнцефалического барьера». Журнал иммунологии. 164 (10): 5125–5131. Дои:10.4049 / jimmunol.164.10.5125. PMID  10799870.
  31. ^ Нидеркорн, Джерри Ю. (13 января 2013 г.). «Трансплантация роговицы и иммунные привилегии». Международные обзоры иммунологии. 32 (1): 57–67. Дои:10.3109/08830185.2012.737877. ISSN  0883-0185. ЧВК  3885418. PMID  23360158.
  32. ^ Тейлор, Эндрю В. (01.01.2016). «Привилегия глазного иммунитета и трансплантация». Границы иммунологии. 7: 37. Дои:10.3389 / fimmu.2016.00037. ЧВК  4744940. PMID  26904026.
  33. ^ Каур, Гурвиндер; Томпсон, Леа Энн; Пашам, Митхун; Тессанн, Ким; Long, Charles R .; Дюфур, Джаннетт М. (04.01.2017). «Устойчивая экспрессия инсулина генетически модифицированной клеточной линией Сертоли после аллотрансплантации диабетическим мышам BALB / c». Биология размножения. 90 (5): 109. Дои:10.1095 / биолрепрод.113.115600. ISSN  0006-3363. ЧВК  4076370. PMID  24695630.
  34. ^ Ли, Ян; Сюэ, Уцзюнь; Лю, Хунбао; Вентилятор, Пинг; Ван, Сяохун; Дин, Сяомин; Тиан, Сяохуэй; Фэн, Синьшунь; Пан, Сяомин (20.02.2013). «Комбинированная стратегия покрытия эндотелиальных клеток, сокультивирования и инфузии клеток Сертоли улучшает васкуляризацию и защиту от отторжения островкового трансплантата». PLOS ONE. 8 (2): e56696. Bibcode:2013PLoSO ... 856696L. Дои:10.1371 / journal.pone.0056696. ISSN  1932-6203. ЧВК  3577699. PMID  23437215.
  35. ^ Лука, Джованни; Арато, Ива; Манкузо, Франческа; Кальвитти, Марио; Фалабелла, Джулия; Мурдоло, Джузеппе; Баста, Джузеппе; Кэмерон, Дон Ф .; Хансен, Барбара К. (01.11.2016). «Ксенотрансплантат микрокапсулированных клеток Сертоли восстанавливает гомеостаз глюкозы у мышей db / db со спонтанным сахарным диабетом». Ксенотрансплантация. 23 (6): 429–439. Дои:10.1111 / xen.12274. ISSN  1399-3089. PMID  27678013. S2CID  46744082.
  36. ^ Медавар, П. Б. (04.01.2017). «Иммунитет к гомологичной коже с трансплантатом. III. Судьба гомографов кожи, трансплантированных в мозг, в подкожную ткань и в переднюю камеру глаза». Британский журнал экспериментальной патологии. 29 (1): 58–69. ISSN  0007-1021. ЧВК  2073079. PMID  18865105.