Kynureninová cesta – nové spojení mezi vrozenou a adaptivní imunitou u autoimunitních endokrinopatií, část 1

Abstraktní:

Kynureninová dráha (KP) je vysoce regulována v imunitním systému, kde podporuje imunosupresi v reakci na infekci nebo zánět. Indoleamin 2,3-dioxygenáza 1 (IDO1), hlavní enzym KP, má široké spektrum aktivity na regulaci imunitních buněk, řídí rovnováhu mezi stimulací a supresí imunitního systému v místech lokálního zánětu. širokou škálu autoimunitních a zánětlivých onemocnění. Dosud byla identifikována různá autoimunitní onemocnění, mezi nimi endokrinopatie, ale i přes významný pokrok v jejich diagnostice a léčbě jsou stále spojeny s významnými komplikacemi, morbiditou a mortalitou. Přesné buněčné a molekulární mechanismy vedoucí k nástupu a rozvoji autoimunitního onemocnění zůstávají zatím nedostatečně objasněny. Při prolomení tolerance poskytují buňky přirozené imunity rozhodující mikroprostředí, které reguluje diferenciaci imunitních buněk, což vede k aktivaci adaptivní imunity. Aktuální přehled poskytl komplexní prezentaci známé role aktivace IDO1 a KP v regulaci vrozených a adaptivních ramen imunitního systému. Významná pozornost byla věnována imunoregulační úloze IDO1 u nejrozšířenějších, orgánově specifických autoimunitních endokrinopatií – diabetes mellitus 1. typu (T1DM) a autoimunitní tyreoiditidy.

Kynureninová dráha je důležitou biochemickou dráhou úzce související s imunitou psů. Nedávné studie ukázaly, že kynureninová dráha může zvýšit imunitu psů a zlepšit odolnost psů vůči chorobám prostřednictvím různých mechanismů.

Za prvé, kynureninová dráha může podporovat proliferaci a aktivaci T buněk u psů, a tím posílit buněčnou imunitní odpověď u psů. Této odpovědi je dosaženo tak, že T buňky přímo napadají a ničí patogenní mikroorganismy, takže její role je velmi důležitá. Kromě toho může kynureninová dráha také podporovat přirozenou imunitní funkci psů, to znamená odolávat patogenním mikroorganismům prostřednictvím mechanismů, které nevyžadují účast T-buněk. Tento přirozený imunitní mechanismus může rychle reagovat, když je pes vystaven patogenním mikroorganismům, a tím zabránit vzniku onemocnění.

Kromě toho může kynureninová dráha také podporovat hojení ran a opravu tkání u psů, a tím obnovit normální funkci poškozených tkání. Tento efekt také úzce souvisí s imunitou psů, protože jen když je jejich organismus v dobré kondici, dokáže účinně bojovat proti patogenním mikroorganismům.

Závěrem lze říci, že kynureninová dráha může zvýšit imunitu psů prostřednictvím různých mechanismů, a tím zlepšit odolnost psů vůči chorobám. Proto bychom měli aktivně podporovat normální fungování kynureninové dráhy pro udržení normálního stavu imunitního systému psa. Zároveň bychom měli dbát i na zdraví, výživu a bezpečnost psů, lépe zlepšovat jejich imunitu a předcházet vzniku různých onemocnění. To ukazuje, že musíme zlepšit naši imunitu. Cistanche dokáže výrazně zlepšit naši imunitu. Protože polysacharidy v mase mohou regulovat imunitní odpověď lidského imunitního systému, zlepšit stresovou schopnost imunitních buněk a zvýšit baktericidní účinek imunitních buněk.

Klikněte na doplněk cistanche deserticola

Klíčová slova:

indoleamin 2,3-dioxygenáza 1 (IDO1); kynureninová dráha (KP); imunita; adaptivní imunita; autoimunitní onemocnění; autoimunitní endokrinopatie; diabetes mellitus 1. typu (T1DM); autoimunitní tyreoiditida.

1. Úvod

Epidemiologické studie ukazují, že 3–5 procent běžné populace trpí autoimunitními chorobami, přičemž každý rok přibývá. Patofyziologie autoimunitních onemocnění obvykle vyplývá ze ztráty autotolerance, vedoucí k produkci autoprotilátek a samovolně reagujících lymfocytů, které způsobují destrukci tkáně. Dosud bylo popsáno asi 80 různých autoimunitních onemocnění – několik z nich se vyznačuje orgánově specifickou imunitní dysfunkcí (jako je Hashimotova nemoc (HD), diabetes mellitus 1. typu (T1DM)), zatímco ostatní jsou systémovou imunitní dysfunkcí zahrnující mnohočetné orgánů, jako je systémový lupus erythematodes, roztroušená skleróza a další [1,2].

Téměř polovinu diagnostikovaných autoimunitních onemocnění tvoří autoimunitní endokrinopatie, z nichž nejčastější jsou onemocnění štítné žlázy, T1DM, celiakie a vitiligo. Důsledkem autoimunitního procesu je typicky insuficience endokrinních žláz; jedinou známou výjimkou je však Gravesova choroba (GD), při které není štítná žláza zničena, přesto se stává nadměrně aktivní v důsledku přítomnosti specifických protilátek. Autoimunitní endokrinopatie mohou koexistovat u stejných jedinců. Dále je často pozorován jeho familiární výskyt. Patofyziologie vyplývá z komplexní souhry mezi genetickou predispozicí a environmentálními/endogenními faktory. Měření orgánově specifických autoprotilátek a vhodné hormonální vyšetření hraje zásadní roli v diagnostickém procesu a léčebné strategii [3].

HD je autoimunitní tyreoiditida, charakterizovaná atrofií folikulárních buněk štítné žlázy, lymfocytární infiltrací v zaníceném orgánu a progresivní fibrózou [4]. Počáteční stadium HD může být asymptomatické, zatímco někteří pacienti by měli pouze protilátky proti tyreoglobulinu (anti-Tg). Výskyt protilátek proti tyreoidální peroxidáze (anti-TPO) je považován za prediktivní faktor, který indikuje přechod subklinické hypotyreózy do zjevné hypotyreózy, pozorovaný přibližně u 20–30 procent pacientů s autoimunitní tyreoiditidou [5].

GD je nejčastější příčinou hypertyreózy v oblastech s dostatkem jódu. Produkce autoprotilátek proti TSH-receptoru (TRAb) představuje důkaz progrese onemocnění; faktory určující indukci onemocnění však zůstávají zatím neznámé [6]. GD ovlivňuje fungování většinových systémů v lidském těle a obvykle vede k rozvoji klinických příznaků hypertyreózy, cévní strumy, Gravesovy orbitopatie (25 procent případů), dermatopatie štítné žlázy (asi 4 procenta případů); proto se známky a symptomy spojené s GD mohou výrazně lišit a významně ovlivnit celkovou pohodu [7,8].

T1DM je charakterizována aberantními imunitními reakcemi na specifické autoantigeny buněk, což vede k deficitu inzulínu a hyperglykémii, která se vyvíjí souhrou genetické náchylnosti a faktorů prostředí. Ačkoli etiologie T1DM není zcela objasněna, předpokládá se, že patogeneze onemocnění zahrnuje autoimunologické zničení -buněk [9]. Nejvyšší incidence diagnostiky T1DM je pozorována v dětství a dospívání [10], nicméně symptomy se mohou vyvíjet v průběhu života.

Asi 90 procent případů nově diagnostikovaného DM1 má detekovatelné protilátky proti specifickým buněčným proteinům, jako je inzulín, inzulinomový antigen 2, glutamát dekarboxyláza, tetraspanin-7 nebo transportér zinku 8 [11]. Většina lidí s jedinou autoprotilátkou však neprogreduje do T1DM. Přítomnost dvou a více sérových autoprotilátek u dětí je spojena s 84procentním rizikem klinického T1DM do 18 let věku [12]. Na základě těchto pozorování byla patogeneze T1DM rozdělena do tří fází: stadium 1 (presymptomatické) je definováno jako přítomnost dvou nebo více autoprotilátek s normoglykémií, stadium 2 (presymptomatické) jako přítomnost autoimunity buněk s abnormální glykémií a stadium 3 jako počátek symptomatického onemocnění [13]. Uvedená patogenní stadia T1DM umožňují předvídatelnost progrese onemocnění u rizikových jedinců a poskytují rámec pro výzkum a vývoj preventivních terapií.
Některá autoimunitní onemocnění vyskytující se paralelně se mohou zformovat do specifických syndromů nazývaných autoimunitní polyendokrinní syndrom (APS), který by mohl být definován jako funkční porucha dvou nebo více žláz. APS typu 1 je charakterizována Addisonovou chorobou koexistující s mukokutánní kandidózou a autoimunitním hypoparatyreoidismem; může se však také projevit T1DM, GD, hypogonadismem, vitiligem nebo perniciózní anémií. APS typu 2 se může projevit Addisonovou chorobou, autoimunitní tyreoiditidou, T1DM, hypogonadismem, vitiligem, myasthenia gravis a alopecií. APS typu 3A souvisí s T1DM a autoimunitní tyreoiditidou, nicméně také s deficitem růstového hormonu a dalšími abnormalitami, zatímco u APS typu 3C je T1DM spojen s psoriázou a celiakií [14–16].

Autoimunitní Addisonova choroba (AAD) je známá jako dominantní složka APS1 a APS2. Kromě toho je AAD hlavní příčinou primární adrenální insuficience, která je diagnostikována nízkou bazální sérovou hladinou kortizolu, vysokými koncentracemi plazmatického adrenokortikotropního hormonu (ACTH) a poruchou sekrece kortizolu po ACTH stimulačním testu. Další zásadní podmínkou pro diagnózu je přítomnost autoprotilátek proti 21- hydroxyláze (21-OHAbs); autoprotilátky kůry nadledvin však mohou být také detekovány u 40–80 procent pacientů s ADD. Vzhledem k destruktivnímu autoimunitnímu procesu vedoucímu k úplnému deficitu sekrece kortizolu vyžadují pacienti s AAD celoživotní hydrokortisonovou substituční terapii [17].

Všechna autoimunitní onemocnění sdílejí společnou patogenezi, která obsahuje imunitně zprostředkovaný útok, který vede ke zničení tělesných orgánů. Je třeba zmínit, že do tohoto procesu je zapojen vrozený a adaptivní imunitní systém, což lze potvrdit imunologickými, genetickými a histopatologickými studiemi [18–24]. Kynureninová dráha (KP) metabolismu tryptofanu je endogenní systém s imunosupresivními vlastnostmi, který se podílí na kontrole zánětu a navození dlouhodobé imunitní tolerance v různých orgánech v těle [25–27]. V tomto přehledu se zaměřujeme na příspěvek indoleaminu 2,3-dioxygenázy-1 (IDO1) a katabolitů tryptofanu – kynureninů – k regulaci interakcí mezi složkami vrozeného a adaptivního imunitního systému. Zvláštní pozornost byla věnována roli, kterou hrají metabolity IDO1 a KP při vzniku a progresi autoimunitních endokrinopatií.

2. Kynureninová stezka

V posledních dvou desetiletích se objevila teorie, že metabolismus TRP prostřednictvím KP se podílí na kontrole imunitních odpovědí, aby byla autoimunita pod kontrolou [28–30]. TRP je esenciální aminokyselina kritická pro syntézu proteinů a tvorbu několika bioaktivních sloučenin s důležitými fyziologickými funkcemi, včetně serotoninu, tryptaminu, indolů, kynureninů a nikotinamidadenindinukleotidu (NAD plus) [31]. Lidé postrádají biochemické cesty k syntéze TRP, který musí být získáván ze stravy. Po vstřebání TRP enterocyty ve střevě je transportován jaterním portálním systémem do jater, kde je využit pro syntézu proteinů (méně než 1 procento požitého TRP), zatímco asi 95 procent TRP dodaného potravou je metabolizováno KP v játrech. Zbývající TRP je vylučován do krevního řečiště a je dostupný pro použití buňkami periferních tkání, jako jsou vaskulární endoteliální buňky, fibroblasty a buňky vrozené imunity [32]. Kromě toho může být TRP také transportován přes hematoencefalickou bariéru k regulaci syntézy serotoninu v mozku [33].

Kynureninová dráha je hlavní cestou metabolismu TRP [34]. Hlavní enzymy a substráty KP jsou schematicky znázorněny na obrázku 1. Pro začátek je třeba TRP převést na N-formylkynurenin, což je zprostředkováno indoleaminem 2,3-dioxygenázou (IDO) a tryptofanem 2, 3-dioxygenázou (TDO) a poté na kynurenin (KYN) pomocí Nformylkynureninformamidázy (FAM) [35]. První krok degradace TRP za normálních podmínek je zprostředkován TDO, který je hlavním determinantem extrahepatální dostupnosti TRP a je indukovatelný samotným TRP, estrogeny a glukokortikoidy. Při vysoké koncentraci kortizolu a zánětlivém stavu je však exprese TDO v játrech potlačena, zatímco exprese IDO1 je indukována v buňkách imunitního systému jako součást negativní zpětné vazby, jejímž cílem je kontrolovat zánětlivé reakce [36].

Extrahepatální KP zůstává pod kontrolou dvou odlišných enzymů IDO: IDO1 a IDO2, jejichž aktivity se mohou navzájem lišit. Aktivita IDO1 je za bazálních podmínek irelevantní, ale silně indukovatelná několika zánětlivými stimuly, jako je interferon- (IFN-), lipopolysacharid (LPS), tumor nekrotizující faktor (TNF-), prozánětlivé interleukiny (IL), infekce a transformační růstový faktor (TGF ) [37,38]. IDO1 je většinou aktivní v buňkách imunitního systému, slizničních tkáních a některých nádorech; mohl by však být inhibován zvýšenými hladinami TRP. Protizánětlivé cytokiny, IL-4 a IL-13, způsobují down-regulaci exprese mRNA IDO1 a snížení katabolismu TRP [39], ačkoli kontroverzní údaje týkající se role IL{{15 }} také byly hlášeny [40]. Enzymatická aktivita IDO2 je přibližně 500–1000-krát nižší než u savčího IDO1 a IDO2 je exprimován hlavně v játrech, nadvarletích a ledvinách [41]. Současné studie prokázaly rozmanitou a klíčovou roli IDO1 v imunoregulaci během infekce, těhotenství, autoimunitních onemocnění a neoplazií různého původu [26,28,42,43].

TDO je považován za enzym s „vyšší katalytickou aktivitou“ ve srovnání s IDO1 [32]; nicméně IDO1 má širší substrátovou specifitu než TDO. Hlavními zdroji TDO v lidském těle jsou játra a centrální nervový systém [44], nicméně byl identifikován také ve sliznicích, nadvarletích a mozku [45].

KYN a jeho metabolity jsou biologicky aktivní. Jejich výroba musí být proto přísně kontrolována. KYN je centrální intermediát KP, kde se metabolická dráha dělí na dvě různé větve. KYN může být přeměněn kynurenin 3-monooxygenázou (KMO) na 3-hydroxykynurenin (3-HKYN), který je známý jako jeden z toxických metabolitů. Lidský KMO je protein, který ke svému katalytickému působení vyžaduje nikotinamid adenindinukleotid fosfát (NADPH) [46]. Následně může kynurenináza přeměnit 3-HKYN na 3-hydroxyanthranilovou kyselinu (3-HAA). Nicméně kynurenináza by mohla také převést kynurenin přímo na kyselinu antranilovou (AA) [47]. Obecně platí, že posledním krokem KP je přeměna 3-HAA na kyselinu chinolinovou (QUIN) pomocí 3- hydroxyanthranilátu 3,4-dioxygenázy (3-HAAO) přes nestabilní produkt této reakce – 2-amino-3-karboxymukonát-6-semialdehyd (ACMS) – který dále podléhá neenzymové cyklizaci na QUIN. Kyselina pikolinová (PA) vzniká také neenzymatickou cyklizací semialdehydu kyseliny aminomukonové (AMS). Tvorba PA však závisí na rozsahu saturace substrátu enzymu 2-aminomukonová semialdehyddehydrogenáza (ACMSD) [35]. Nakonec je QUIN zpracován na konečný produkt NAD plus pomocí fosforibosyltransferázy kyseliny chinolinové (QPRT) [48].

Nicméně je známa také další větev KP – za normálních podmínek je minoritní, zatímco se zvyšuje při hojné TRP nebo KYN a obsahuje transformaci KYN na kyselinu kynurenovou (KYNA), která je také uznávána jako endogenní antagonista N-methylD -aspartátové (NMDA) receptory. Výše zmíněný krok je katalyzován kynureninaminotransferázou 1 (KAT-1) [48,49].

3. Role metabolitů IDO1 a KP v regulaci imunitního systému

3.1. Vrozená a adaptivní imunita

Imunitní systém nepřetržitě udržuje sofistikovanou rovnováhu mezi invazními patogeny a tolerancí vůči neškodným antigenům a vlastním antigenům. Jako celek se imunitní systém skládá z vrozené a adaptivní imunity, z nichž každá je zodpovědná za jinou kapacitu a tvoří různé buněčné a nebuněčné složky [50]. Vrozená imunita je první linií obrany a poskytuje počáteční akutní zánětlivou reakci na poškození tkáně, cizí antigeny nebo patogeny [51]. Vrozená imunita je do jisté míry nespecifická a dělí se na buněčný a nebuněčný systém. Buněčné složky vrozeného systému zahrnují monocyty/makrofágy, dendritické buňky (DC), přirozené zabíječské (NK) buňky, eozinofily a neutrofily. Nebuněčný systém je extrémně rozmanitý – rekrutuje imunitní buňky do místa poranění/infekce prostřednictvím různých cytokinů, podporuje fagocytózu a aktivuje komplementovou kaskádu a adaptivní imunitní systém [51,52].

Aktivace adaptivního imunitního systému vede k antigenně specifické reakci hostitele, která je zprostředkována T a B buňkami. B buňky vylučují antigen-specifické protilátky, aby neutralizovaly patogeny, zprostředkovávaly alergické reakce a autoimunitu a generovaly imunitní paměťové buňky. T buňky se účastní produkce cytokinů, přímého cytotoxického účinku proti infikované tkáni a aktivace ostatních imunitních buněk [50]. Buněčné přeslechy jsou charakteristickým znakem adaptivní imunity. Proliferaci a diferenciaci naivních B buněk v reakci na většinu antigenů musí předcházet stimulace prostřednictvím T buněk, které jsou specifické pro stejné antigeny. Podobně T buňky k proliferaci v reakci na antigeny potřebují další signály poskytované B buňkami [50]. Vrozená a adaptivní imunita tedy spolupracují na vytvoření a udržení tkáňové homeostázy. Jakýkoli druh dysregulace by mohl narušit pravidelnou imunitní odpověď a vést k přetrvávání chronického zánětu nebo dokonce vyvolat autoimunitní reakce u náchylnějších jedinců.

3.2. Kynureniny v imunoregulaci – „teorie vyčerpání TRP“ versus „teorie využití TRP“

Role KP v regulaci vrozených i adaptivních imunitních odpovědí v poslední době nevyvolává žádné pochybnosti, i když stále není plně vysvětlena. V minulosti přetrvávaly dvě protichůdné teorie odkazující na význam metabolismu TRP prostřednictvím KP v imunoregulaci. První, "teorie vyčerpání" předpokládala, že vyčerpání TRP je primární funkcí imunitně podmíněné indukce IDO1, která byla rozpoznána jako obranný mechanismus hostitele vrozených imunitních odpovědí. Pfefferkorn ukázal, že růst Toxoplasma gondii by mohl být inhibován IFN- - zprostředkovanou indukcí IDO1, která byla spojena se snižováním koncentrací TRP [53]. V jiných studiích in vitro obnovilo doplnění koncentrací TRP do kultivačního média růst rakovinných buněk, bakterií a parazitů, což podporuje teorii vyčerpání TRP [54].

Tato teorie se změnila, když Munn a spol. [55] objevili, že aktivita IDO1 byla nutná k prevenci rejekce alogenních plodů zprostředkované T buňkami u březích myší. Zjistili také, že proliferace T buněk může být inhibována in vitro stimulací společně kultivovaných monocytů pomocí IFN-, což indukuje IDO1-zprostředkovanou depleci TRP z kultivačního média. Pozdější studie Lee et al. [56] prokázali, že T buňky aktivované v nepřítomnosti TRP vstoupily do buněčného cyklu; avšak progrese buněčného cyklu je zastavena ve fázi G1 a T buňky se staly náchylnými k smrti prostřednictvím apoptózy, částečně prostřednictvím signalizace zprostředkované Fas. Kromě toho snížená dostupnost TRP korelovala s aktivací obecné kontrolní nedepresivní 2 kinázové dráhy (GCN2K), inhibicí savčího cíle rapamycinu (mTOR) a signalizací protein kinázy C, což vede k autofagii a energii T buněk [ 57]. Podle současného pojetí deplece TRP působí tak, že omezuje proliferaci specifických hostitelských buněk, které se staly citlivějšími na apoptotické stimuly [56].

Hypotéza deplece TRP vysvětlila pouze aktivaci IDO1, zatímco během imunitní odpovědi se v mnoha tkáních generují jak KYN, tak i další downstream metabolity KYN: 3-HKYN, 3-HAA, PA KYNA a QUIN [43 ]. Ukázalo se, že tyto metabolity jsou účinné při inhibici proliferace T buněk prostřednictvím indukce apoptózy T buněk.

Studie využívající model transplantace srdce u potkanů ​​potvrdila tyto výsledky in vivo [58] a vytvořila tak základ pro tzv. „teorii využití TRP“ [59]. Naznačená teorie předpokládala, že imunomodulační vlastnosti IDO1 jsou způsobeny akumulací metabolitů KYN ve spojení s deplecí TRP [32].

3.3. Imunoregulační aktivita IDO1

IDO1 je široce exprimován v řadě buněk, které patří do imunitního systému, jako jsou makrofágy, monocyty, DC, eozinofily, neutrofily, některé podskupiny T buněk a regulační B buňky [60–65]. Indukce exprese a aktivity IDO1 v profesionálních antigen prezentujících buňkách (APC), jako jsou DC a makrofágy odvozené od monocytů, stejně jako v dalších složkách vrozeného imunitního systému – NK buňky, eozinofily a neutrofily mají vícesměrný vliv na funkce těchto buněk v imunitním systému (obrázek 2).

3.3.1. IDO1 a DC

Dendritické buňky jsou profesionální APC a klíčové regulátory imunitního systému. DC vykonávají v imunitním systému mnoho funkcí, včetně vychytávání, zpracování a prezentace antigenů naivním T buňkám, aktivaci efektorových T buněk a NK buněk a sekreci cytokinů a dalších imunomodulačních molekul, které formují reakce T a B buněk. . Byly popsány dvě hlavní podskupiny lidských DC periferní krve: konvenční DC (cDC) a plazmocytoidní DC (pDC) [66]. pDC představují jedinečnou buněčnou populaci, která kombinuje vrozené a adaptivní imunitní reakce v obraně proti patogenům, autoimunitě a rakovině [67]. pDC vylučují velká množství interferonů typu I a III a mohou vylučovat IL-6, IL-12, IL-23, TNF- a interferonem indukovatelný protein 10 (IP-10 ). Exprimují také hlavní histokompatibilní komplex třídy II (MHC-II), MHC-I a kostimulační molekuly (CD40, CD80, CD86) pro prezentaci antigenu [67,68]. Produkce výše uvedených molekul umožňuje pDC utvářet typ imunitní odpovědi.

Například IL-12 může indukovat odpověď Th1 a aktivaci CD8 plus T-buněk a NK-buněk, které jsou důležité pro boj s infekcí virovými a intracelulárními patogeny, zatímco IL-6 a IL{{6} } může nasměrovat imunitní aktivitu směrem k Th17 reakci, která hraje důležitou roli v náboru neutrofilů a makrofágů, imunitních reakcích proti plísňovým infekcím a u autoimunitních onemocnění [69]. pDC mohou také vykonávat přímé efektorové funkce. Mohou exprimovat ligand indukující apoptózu související s TNF (TRAIL), který způsobuje buněčnou smrt citlivou na TRAIL [70]. Kromě toho mohou pDC zabíjet cílové buňky uvolněním serinové proteázy granzymu B [71]. Nedávno byla navržena role pDC při autoimunitním onemocnění. pDC mohou působit přímo na diferenciaci/udržování autoreaktivních B buněk a podporovat autoreaktivitu nepřímo prostřednictvím T buněk nebo jiných typů buněk [72]. Na druhé straně se zhoršená aktivita pDC podílí na imunodeficientních stavech nebo neúčinných imunitních odpovědích [73].

Přestože DC hrají zásadní roli při iniciaci zánětlivých reakcí, jsou také schopny vyvolat imunotoleranci, mimo jiné prostřednictvím upregulace intracelulárního enzymu IDO1. Tyto buňky exprimují jak konstitutivní, tak IFN- -indukovatelné formy enzymu [74,75]. Zejména se ukázalo, že pDC má schopnost produkovat vysoké množství IDO1 [60]. Navzdory tomu byly pDC ve srovnání s cDC popsány jako poměrně slabé, pokud jde o jejich funkci prezentující antigen [76]. IFN- samotný může indukovat up-regulaci IDO1 zprávy v DC; další stimul, jako je CD40L nebo LPS, však vede k významně vyšší expresi IDO1 [75]. Aktivace arylového uhlovodíkového receptoru (AhR) v DC je následujícím důležitým faktorem pro expresi IDO1 v těchto buňkách. Bylo zjištěno, že KYN a další metabolity KP – 3-HKYN a KYNA – jsou endogenními ligandy pro AhR a tento mechanismus může určovat tolerogenní fenotyp DC, který podporuje expanzi Tregs [77,78].

Zdá se, že exprese IDO1 v pDC může spíše modulovat imunitní odpověď efektorových buněk, protože deplece pDC exprimujících IDO1- vedla ke zvýšené proliferaci T buněk a intenzifikaci zánětu [79]. Výše uvedené zjištění bylo potvrzeno v mnoha studiích, ve kterých DC1-exprimující IDO fungují jako součást procesu „zpětné vazby“ k omezení chronické nebo nadměrné aktivace imunitního systému. DC produkující IDO1 mohou potlačit proliferaci efektorových T buněk a mohou indukovat apoptózu T buněk [75,80]. IDO1-exprimující pDC zprostředkovávají down-regulaci receptorového zeta-řetězce v T buňkách a podporují expanzi T regulačních buněk P3 plus (Foxp3 plus) T (Tregs) [81]. Exprese IDO1 v DC může také vychýlit CD4 plus T-helper buňky z prozánětlivých fenotypů Th1 nebo Th17 k tolerogenním Tregs [82]. Exprese IDO1 DC je tedy spojena s periferní tolerancí a indukcí imunosuprese.

Bylo ukázáno, že několik molekul, které indukují imunitní supresi/toleranci, zprostředkovává svou aktivitu prostřednictvím IDO1. Ligace molekul B7 na DC s cytotoxickým T-lymfocytárním antigenem 4 (CTLA-4), koinhibiční molekulou exprimovanou na Tregs, může indukovat expresi IDO1 v DC [83,84]. Interakce mezi receptory programované smrti 1 (PD-1) na T buňkách s jejich ligandy na DC mohou také podporovat up-regulaci IDO1 [85]. Kromě toho by imunosupresivní TGF- mohl vyvolat a udržet expresi IDO1 v pDC [86]. Podobně ostatní molekuly, jako LPS nebo INF-, které mohou indukovat expresi AhR v DC, mohou také udržovat IDO1 na vysokých hladinách pomocí tohoto pozitivního mechanismu [77,87].

IDO1 má schopnost řídit zrání DC, migraci a imunoregulační vlastnosti. DC existují na periferii jako nezralé buňky odpovědné za zachycení antigenů pro aktivaci naivních T buněk. Po zrání DC migrují do drenážních lymfoidních orgánů, kde mohou zahájit imunitu. Bylo prokázáno, že exprese a aktivita IDO1 byly zvýšeny během zrání DC, což souviselo s fenotypovými a funkčními změnami nezbytnými pro tvorbu komplexů MHC/peptid a aktivaci T buněk [88].

Naproti tomu deficit IDO1 vedl ke snížení fenotypového a funkčního zrání DC in vitro a in vivo [89]. Nicméně Bracho-Sanchez a kol. [90] prokázali, že DC ošetřené exogenním lidským rekombinantním IDO si udržují nezralý fenotyp bez ovlivnění jejich životaschopnosti a poskytují potlačení proliferace antigen-specifických T buněk in vitro. Navíc produkce IL-12p70 v DC byla významně snížena, zatímco IL-10 byla zachována, což naznačuje, že diferenciace naivních Th buněk může být zaměřena na imunosupresivní Th2 nebo Tregs. Tyto výsledky ukazují, že kondicionování DC bylo zprostředkováno enzymatickým působením IDO1 a že suprese T lymfocytů zprostředkovaná DC byla závislá jak na deleci TRP, tak na přítomnosti kynureninů, které byly společně účinnější při zrušení stimulace T lymfocytů.

3.3.2. IDO1 a monocyty/makrofágy

Monocyty a makrofágy mají široké zánětlivé, imunomodulační a tkáňové reparační vlastnosti. Patří do první linie obranných buněk a mohou aktivovat imunitní systém ke spuštění imunitní reakce. Před polarizací existují makrofágy jako nevázané (M0), které budou schopny po stimulaci příslušnými cytokiny a mikrobiálními produkty vyjadřovat specializované funkce. Stimulace vede k polarizaci M0 buněk na 2 skupiny: makrofágy typu M1- a M2-, které jsou rozpoznávány jako klasicky a alternativně aktivované makrofágy. Makrofágy M1 mohou být indukovány faktorem stimulujícím kolonie granulocytů a makrofágů (GM-CSF), IFN- a LPS, zatímco makrofágy typu M2- mohou být polarizovány po expozici imunitním komplexům, IL-4 , IL-13, IL-10 a glukokortikoidy [91].

Typicky jsou makrofágy M1 považovány za prozánětlivé a vylučují IL-12 a TNF- , zatímco makrofágy M2 mají imunomodulační funkce, funkce hojení ran a remodelaci tkání a produkují IL-4 a IL-10 [ 92]. Makrofágy mají vysoký stupeň funkční plasticity: mohou snadno přejít z typu M1 na typ M2 a naopak v závislosti na cytokinech přítomných v jejich prostředí [93]. Nicméně u některých autoimunitních onemocnění byly současně pozorovány jak makrofágy M1, tak M2, stejně jako jimi produkované cytokiny [92]. Kromě toho byly u některých onemocnění detekovány intermediární formy makrofágů, které koexprimují jak M1-, tak M{15}}specifické markery [94]. Tato zjištění ukázala, že polarizace makrofágů je dynamický a reverzibilní proces, který závisí nejen na místním prostředí, ale také na stadiu onemocnění.

Makrofágy a monocyty mohou exprimovat IDO1, ale pouze po stimulaci IFN- [74]. Indukce IDO1 může změnit fenotyp makrofága z prozánětlivého M1 na tolerogenní M2. Wang a kol. [61] ukázali, že exprese IDO1 v makrofágu M1-typu, diferencovaném od THP{10}} buněk ošetřených IFN- , byla významně vyšší než u M2-typu, který se polarizoval z THP -1 buněk kultivovaných s M-CSF. Prokázali také, že nadměrná exprese IDO1 podporuje diferenciaci buněk THP-1, široce používaných jako model pro diferenciaci monocytů/makrofágů, na makrofágy typu M2-. Naopak, ticho IDO1 indukuje tvorbu makrofágů typu M1- [61].

IDO1 může inhibovat nábor makrofágů a proces fagocytózy u myších modelů keratitidy Aspergillus fumigatus. IDO1 však může také podporovat polarizaci makrofágů do fenotypu M1 aktivací mitogenem aktivované proteinkinázy/extracelulárního signálu regulovaného (MAPK/ERK) signální dráhy, což naznačuje, že je zásadní pro udržení rovnováhy mezi protizánětlivými a prozánětlivými účinky. v tomto modelu [95]. Různá role makrofágů v zánětlivých reakcích může být částečně způsobena přítomností AhR. Bylo publikováno, že makrofágy s deficitem AhR vykazovaly vyšší hladinu prozánětlivých cytokinů po stimulaci LPS a že myši s deficitem AhR byly náchylnější k letálnímu šoku vyvolanému LPS než myši divokého typu [96]. Suchard et coworkers [97] nedávno shrnuli existující literaturu a ukázali, že zvýšená aktivita IDO1 je považována za rys aktivace makrofágů M2.

Zánětlivý stav je charakterizován vysokou úrovní buněčného stresu a spotřebou energie, což je často doprovázeno zvýšenou mírou poškození DNA. Bylo zjištěno, že oxidace TRP prostřednictvím KP může rekonstruovat hladiny NAD plus, aby byly splněny energetické požadavky a podpořily mechanismy opravy DNA v makrofázích, čímž se zvýší jejich životaschopnost [98].

3.3.3. IDO1 a NK buňky

NK buňky jsou cytotoxické lymfocyty, které hrají významnou roli v imunitních odpovědích na exogenní patogeny a také v obraně proti rakovinným buňkám. Cirkulující NK buňky se objevují hlavně v klidové fázi; stres v důsledku infekce nebo malignity však způsobuje jejich aktivaci a sekreci cytotoxických granulí nebo ligandů receptorů smrti [99]. Při aktivaci NK buněk hrají důležitou roli aktivační a inhibiční receptory přítomné na jejich povrchu. Inhibiční receptory se skládají ze zabijáckých imunoglobulinových receptorů (KIR), Ig-like receptorů (CD158), lektinových receptorů typu C (CD94-NKG2A) a leukocytových inhibičních receptorů (LIR1, LAIR{{8 }}). Mezi důležité NK aktivační receptory patří NKG2D, DNAM1 a přirozené cytotoxické receptory: NKp46, NKp30, NKp44 a CD16 (FcgRIII), které se podílejí na cytotoxicitě závislé na protilátkách. Po navázání vhodných ligandů tyto aktivační a inhibiční receptory spolupracují a rozhodují, zda uplatňovat cytotoxicitu NK buněk na cílové buňky [100]. Přímý cytotoxický účinek NK buněk je zprostředkován hlavně dvěma cestami: indukcí apoptózy cílové buňky sekrecí proteinů a proteáz narušujících membránu nebo apoptózou závislou na kaspáze zahrnující receptory smrti (např. Fas/CD95) na cílových buňkách. [99].

NK buňky, které jsou jednou z hlavních složek vrozeného imunitního systému, tvoří spojení mezi vrozenou a adaptivní imunitou. Kromě své přímé cytotoxicity uvolňují NK buňky různé cytokiny a chemokiny, jako jsou GM-CSF, IFN-, TNF- a chemokiny: CCL3, CCL4 a CCL5 [101] nebo přeslechy s jinými imunitními buňkami, jako jsou T a B buňky a DC [102,103]. Navíc vykazují imunologickou paměť, která může přetrvávat při setkání s příbuzným antigenem [104]. Dráha Janus kináza/signální transdukce a aktivátor transkripce (JAK-STAT) hraje důležitou roli při zrání, cytotoxicitě nebo přežití NK buněk a je známo, že většina cytokinů, které mohou aktivovat nebo blokovat NK buňky, ji reguluje [105]. Je prokázáno, že IL-2, který hraje důležitou roli v proliferaci NK buněk a expresi receptoru, může aktivovat STAT1, 3 a 5. Navíc je STAT5 aktivován IL-15 a STAT1 a 3 jsou aktivovány IL-21, což vede k proliferaci, zrání a aktivaci NK buněk [106]. Hyperaktivace a dysfunkce NK buněk jsou proto spojeny s patogenezí některých zánětlivých a autoimunitních onemocnění. NK buňky však mohou mít u těchto onemocnění jak ochrannou, tak patogenní roli v závislosti na typu onemocnění a okolním prostředí [107,108].

Kai a kol. [109] identifikovali expresi mRNA IDO1 závislou na INF v NK buňkách a farmakologická inhibice IDO1 snížila cytotoxicitu NK buněk proti rakovinným buňkám. Tento nález byl potvrzen in vivo na modelu subkutánních nádorů B16 u myší [64]. Tyto výsledky naznačují, že se zdá, že IDO1 v efektorových NK buňkách udržuje normální cytotoxicitu proti nádorovým buňkám. Bylo však také popsáno, že katabolity IDO1 blokují proliferaci NK buněk [110]. Nedávná studie Park et al. [111] prokázali, že aktivace IDO1 v nádorových buňkách způsobila downregulaci aktivujících přirozených cytotoxických receptorů NKp46 a NKG2D v NK buňkách, suprimovala jejich cytolytickou aktivitu a indukovala smrt NK buněk. Tento destruktivní efekt byl zprostředkován up-regulací IDO1 a produkcí KYN, který vstupuje do NK buněk přes AhR na jejich povrchu a přímo narušuje funkci NK buněk. Léčba KYN vedla ke snížení fosforylace STAT1 a STAT3 v NK buňkách způsobem závislým na dávce, což ukazuje, že KYN reguluje NK buňky prostřednictvím signálních drah STAT. Naproti tomu farmakologické blokování aktivity IDO1 v nádorových buňkách obnovilo cytolytickou aktivitu NK buněk a expresi receptorů [111]. Tato data naznačují, že aktivace IDO1 v NK buňkách umístěných v prostředí nádoru může hrát protinádorovou funkci, zatímco IDO1 produkovaný samotnými nádorovými buňkami může působit jako mechanismus negativní zpětné vazby proti protinádorovým imunitním reakcím.

3.3.4. IDO1 a eosinofily

Eozinofily jsou multifunkční leukocyty, které se podílejí na patogenezi zánětlivých procesů, včetně helmintových infekcí a alergických onemocnění. Byly považovány za buňky, které působí hlavně jako obrana první linie proti parazitům nebo mohou modulovat imunitní reakce na různé podněty. IL-5, produkovaný primárně Th2 buňkami, je klíčovým cytokinem pro diferenciaci eozinofilů, priming a přežití [112]. Nicméně eozinofily samotné slouží jako zdroj různých cytokinů a růstových faktorů úzce spojených s četnými imunomodulačními funkcemi a účastní se četných homeostatických procesů v brzlíku, mléčné žláze, děloze a gastrointestinálním traktu [113,114]. Vykazují chemotaxi k lymfoidním chemokinům a vykazují vlastnosti podobné APC po stimulaci některými cytokiny.

Antigen prezentující vlastnosti těchto buněk jsou možné díky expresi mechanismu pro prezentaci antigenu a kostimulačních molekul, včetně MHC-II, CD80, CD86, CD28 a CD40 [115]. stejně jako jejich přímé přeslechy s DC [116]. Schopnost eozinofilů prezentovat antigen a alergenem indukovaný nábor do plicní tkáně byla navržena jako důkaz interakce mezi eozinofily a T lymfocyty [117]. Studie Venge et al. [118] u pacientů s astmatem ukazuje, že eozinofily se aktivně podílejí na fibróze a remodelaci plicní tkáně, což je spojuje s potenciální etiologií tohoto onemocnění a zhoršováním kvality života pacientů. Na druhé straně se ukázalo, že eozinofily se mohou podílet na opravě tkáně, protože jsou vybaveny systémem snímání poškození tkáně a mohou uvolňovat více molekul opravujících tkáň, jako jsou různé růstové faktory [112].

Lidské eozinofily exprimují funkčně aktivní IDO1, a to jak konstitutivně, tak po indukci IFN [62,119], a kokultivace eozinofilů syntetizujících KYN s T buňkami produkujícími IFN, ale nikoli podskupinami T buněk produkujících IL{6}}, vedla k apoptóze a inhibici proliferace podskupiny Th1, zatímco buněčná linie Th2 byla zachována [62]. Stejný tým ukázal, že farmakologická inhibice IDO1 in vivo vedla ke zvratu orální imunitní tolerance u myšího modelu indukovaného ovalbuminem (OVA) a že opakované intranazální podávání OVA vytvořilo toleranci a zabránilo následné senzibilizaci na OVA [120]. Tyto výsledky ukázaly, že eozinofily ošetřené IFN{13}} mohou podporovat polarizaci Th2 prostřednictvím exprese funkčně aktivního IDO1 v lymfoidní tkáni. Kromě toho mohou eozinofily řídit Th2 odpověď svou schopností produkovat kanonické Th2 cytokiny, jako je IL-4, IL-5 a IL-13 po stimulaci [121]. Nicméně Tulic et al. [122] pozorovali přítomnost funkčního IDO1, který byl konstitutivně exprimován v brzlíkových eozinofilech během života lidského kojence za nepatologických podmínek. Současně byl detekován KYN intracelulárně a kolem buněk morfologicky připomínajících eozinofily. Indukce katabolitu IDO1 a TRP – KYN – podpořila dominanci Th2 buněk nad Th1 buňkami, které za těchto podmínek podléhají selektivní apoptóze. Výše uvedená data naznačují imunomodulační roli eozinofilů exprimujících IDO{28}}, což může mít důležité důsledky pro vývoj adaptivní imunity.

3.3.5. IDO1 a neutrofily

Neutrofily jsou polymorfonukleární leukocyty a ukázaly se jako jeden ze základních hráčů během akutních zánětlivých stavů, které se mohou dostat z krevního řečiště do míst poranění během několika minut. Eliminují invazní patogeny několika mechanismy, jako je sekrece baktericidních molekul, zapojení do fagocytózy, degranulace a sekrece proteolytických enzymů a reaktivních forem kyslíku (ROS) nebo uvolňování jaderného materiálu ve formě neutrofilních extracelulárních pastí [123]. Cirkulující neutrofily jsou typicky "buňky v klidu" a jejich obsah škodlivých intracelulárních granulí se neuvolňuje, aby se zabránilo poškození hostitelské tkáně. Neutrofily se však mohou aktivovat během imunitních stavů, kdy mohou vykazovat 10- až 20-násobné zvýšení své odpovědi na prozánětlivou stimulaci, což vede ke zhoršení poškození okolní zdravé tkáně [124]. Nadměrná aktivace a nábor neutrofilů se podílí na rozvoji různých chronických zánětlivých stavů, jako je revmatoidní artritida, zánětlivé onemocnění střev, revmatoidní artritida, metabolický syndrom, ateroskleróza a rakoviny [123,125]. Na druhé straně mohou neutrofily také podporovat hojení ran a omezení zánětu [126,127].

Kromě hlavní role neutrofilů v přirozené imunitě mohou tyto buňky významně modulovat hlavní složky adaptivní imunity vlivem na B buňky a T buňky. Neutrofily produkují cytokiny – faktor aktivující B lymfocyty (BAFF) a ligand indukující proliferaci (APRIL), které jsou nezbytné pro přežití a aktivaci B lymfocytů a jejich stimulaci k produkci protilátek [128]. Neutrofily mohou produkovat arginázu-1 a ROS, a tímto způsobem mohou inhibovat proliferaci a aktivaci T buněk [129]. Mohou také fungovat jako APC, usnadňující diferenciaci Th1 a Th17 [130] a mohou prezentovat antigeny přímo T buňkám nebo je přenášet do DC [131].

Je známo několik podtypů neutrofilů a mezi nimi jsou identifikovány neutrofilní myeloidní supresorové buňky (MDSC), které hrají hlavní roli v regulaci imunitních odpovědí u rakoviny a mnoha patologických stavů spojených s chronickým zánětem [132]. Přesné buněčné mechanismy, kterými mohou MDSC potlačovat reakce T-buněk, nebyly zcela vysvětleny, ale Novitskiy et al. [133] zjistili, že inkubace MDSC s IL-17 zvýšila supresivní aktivitu těchto buněk prostřednictvím up-regulace exprese arginázy 1, IDO1 a cyklooxygenázy-2 v modelu karcinomu prsu u myší. Loughman a kol. [134] pozorovali, že uropatogenní infekce Escherichia coli (UPEC) snižovala fagocytární zabíjení a tlumila produkci antimikrobiálních ROS neutrofily a také snižovala jejich prozánětlivou signalizaci, chemotaxi, adhezi a migraci.

Stejný tým ukázal, že UPEC zeslabil vrozené reakce indukcí exprese IDO1 v lidských uroepiteliálních buňkách a neutrofilech in vitro a že léčba neutrofilů specifickým inhibitorem IDO1 významně zvýšila jejich transepiteliální migraci v reakci na UPEC. Navíc funkce neutrofilů nebyla ovlivněna u myší s knockoutem IDO1- [135]. Podobně počáteční expozice Plasmodium vivax vyvolala aktivaci vrozené imunity, ale tento účinek byl doprovázen silnou imunosupresí zprostředkovanou DC exprimujícími IDO{4}}, která byla spojena s deplecí některých populací neutrofilů. Protože neutrofily regulují funkci DC během infekce, zdá se, že cross-talk mezi těmito buněčnými populacemi je důležitou složkou vrozené imunitní odpovědi [136]. Tyto výsledky ukázaly, že indukce exprese IDO1 v neutrofilech inhibuje prozánětlivé vrozené reakce a podporuje kolonizaci patogenů, což potvrzuje roli IDO1 jako kritického regulátoru časného vzájemného kontaktu mezi hostitelem a patogenem. Na druhé straně bylo také navrženo, že regulační Tregs, které se objevily během imunosuprese zprostředkované IDO, byly schopny podporovat produkci TGF a také expresi IDO1 a hemoxygenázy-1 neutrofily. Tregs tedy mohou hrát důležitou roli v přímé kontrole vrozených imunitních odpovědí prostřednictvím indukce neutrofilů s imunosupresivními vlastnostmi [137].

For more information:1950477648nn@gamil.com