Role ILC2 obyvatel ledvin při zánětu ledvin a fibróze
Feb 20, 2022
Vrozené lymfoidní buňky (ILC) jsou nedávno objevenou populací lymfocytů s vysokou produkční kapacitou cytokinů. Typ -2 ILC (ILC2) jsou nejvíce prozkoumané a vyvíjejí rychlou -2 imunitní odpověď k odstranění hlístových infekcí. Masivní a udržitelná aktivace ILC2 vyvolává alergický zánět tkáně, takže je důležité udržovat správnou aktivitu ILC2 pro imunitní homeostázu. ILC2-aktivující cytokin IL-33 se uvolňuje z epiteliálních buněk při poškození tkáně a je upregulován v různýchnemoc ledvinmodely myší a innemoc ledvinpacientů. Rozličnýonemocnění ledvinpřípadně vést k renální fibróze, což je běžná cesta vedoucí k konečnému stadiu renálního onemocnění a je chronickánemoc ledvinsymptom. Progrese renální fibrózy je ovlivněna vrozeným imunitním systémem, včetně ILC2 rezidentních v ledvinách; Role ILC2 při renální fibróze však nejsou dobře pochopeny. V tomto přehledu shrnujeme renální ILC2 funkci a charakterizaci v různýchonemocnění ledvina zdůraznit známé a potenciální příspěvky ILC2 kledvinafibróza.
klíčová slova:ILC2, renální fibróza, CKD – chronické onemocnění ledvin, ILCreg, IL-33
ÚVOD ledvinyfibróza je kritický stav vedoucí kledvinadysfunkce a je běžnou charakteristikou chronickýchonemocnění ledvin(CKD), kterých po celém světě přibývá (1). Hlavním klinickým problémem při progresi renální fibrózy je ztrátafunkce ledvin, která vyžaduje dialýzu popřtransplantaci ledvinyu konečného stádia renálního onemocnění (ESRD) (2).Poranění ledvin, jako je akutníporanění ledvin(AKI) nebo glomerulonefritida, přispívají k progresiledvina fibróza a patologie CKD. Environmentální faktory včetně metabolického syndromu, diabetu a hypertenze jsou také rizikovými faktory pro nástup a progresi onemocnění ledvin. Nedávno bylo kontinuum AKI-CKD uznáno jako klinický problém, který přispívá k fibróze (3). Proto zavedení terapií renální fibrózy zlepší kvalitu života nejen pronemoc ledvinpacientům, ale také pro různé pacienty s fibrózou tkání.
Tkáňová fibróza zahrnuje několik kauzálních faktorů, jako je epiteliální a endoteliálně-mezenchymální přechod a imunitní systém (4, 5). Vledviny,fibroblasty v renálním stromatu se transformují na myofibroblasty působením profibrotických faktorů, jako je TGF-b, PDGF, FGF2 a CTGF, a exprimují markery jedinečné pro myofibroblasty a-SMA a fibronektin (6–8). Předpokládá se, že tyto profibrotické faktory pocházejí ze zánětem indukovaných infiltrujících makrofágů a migrujících Tregs, které opravují poškození tkáně (9, 10). TGF-b odvozený odledvina-infiltrované M2 makrofágy a Tregs zvyšují renální fibrózu (10–12). Dále bylo hlášeno, že nově identifikované vrozené lymfoidní buňky, ILC, jsou spojeny s tkáňovou fibrózou, včetně plic, jater a střeva (13–16). vledviny,ILC2 mají ochrannou funkci proti AKI a glomerulonefritidě, ale zůstává nejasné, zda se účastníledvinafibróza.
Jako ILC2-aktivující cytokin je IL-33 členem rodiny IL-1 a byl rozpoznán jako „alarmin“, který je všudypřítomně exprimován v různých tkáňových buňkách (17, 18 ). IL-33 protein se dělí na tři domény, jadernou doménu, centrální doménu a IL-1-podobnou cytokinovou doménu (19, 20). IL-33 je konstitutivně distribuován v jádrech epiteliálních buněk za bazálních podmínek vazbou histonového H2A-2B dimeru a motivu vázajícího chromatin v jaderné doméně (21). Po zahájení zánětu se z jader rychle uvolní uložený IL v plné délce-33 a infiltrované proteázy pocházející ze zánětlivých buněk působí na místo štěpení v centrální doméně (22). Štěpený IL-33 má vysokou aktivitu a váže se na buňky exprimující ST2 (IL-33 receptor), což vede k indukci signalizace MyD88- IRAK-TRAF pro proliferaci, přežití a cytokiny produkce (18, 23). Signalizace IL-33-ST2 je upregulována různýmiledvinazranění a onemocnění, což vede k aktivaci ILC2s vledvina(24–27); pravděpodobně však závisí na množství IL-33, zda ILC2 hrají ochrannou nebo progresivní roli při onemocnění ledvin. Nedávné studie prokázaly, že renální ILC2 mají klíčovou roli v různýchonemocnění ledvina tkáňová fibróza a oprava (28–33), takže na tyto buňky se zaměřujeme jako na nový terapeutický cíl. Zde zdůrazňujeme nedávné poznatky o renálních ILC, zejména ILC2, vnemoc ledvinvedoucí kledvinafibróza.
PODSOUPRAVY ILC ILC postrádají receptory specifické pro antigen, jako jsou receptory T-buněk (TCR) a receptory B-buněk (BCR), a neexprimují klasické markery imunitní buněčné linie. ILC se aktivují v závislosti na cytokinech v okolním tkáňovém mikroprostředí a hrají klíčovou roli v ochraně proti infekci, zánětu a v imunitní homeostáze (34). ILC jsou kategorizovány do tří skupin v závislosti na jejich funkci: ILC1, ILC2 a ILC3, které odrážejí získanou imunitu pomocných T-buněk podskupin Th1, Th2 a Th17, v tomto pořadí. ILC1 exprimující T-bet projevuje imunitní odpověď typu-1 na virovou infekci, imunitní odpověď typu GATA3-exprimující typ ILC2-2 na infekci hlísty a imunitní odpověď typu ILC3 exprimující RORgt{{21 }} imunitní reakce na bakteriální infekci. Bylo však objasněno, že ILC se také podílejí na patogenezi různých onemocnění. Zejména plicní ILC2 hrají kritickou roli u astmatu doprovázeného rezistencí na steroidy (35, 36). Vhodná regulace ILC je proto důležitá pro kontrolu různých onemocnění a udržení imunitní homeostázy. Nedávno byla hlášena nová podskupina ILC, regulační ILC (ILCreg) (37). ILCregs vykonávají imunosupresivní funkce produkcí IL-10 a TGF-b, podobně jako Tregs. Ačkoli se ILC1, 2 a 3 běžně vyvíjejí z vrozených lymfoidních progenitorů (ILCP), ILCreg se odlišují od běžných pomocných vrozených lymfoidních progenitorů (CHILP) v závislosti na Id3- (37). Protože ILCregy nevyjadřují hlavní regulátor Treg foxp3, není jasné, zda jsou ILCregy nezávislou podmnožinou jako Tregs. ILCregy však mají potenciál pro jedinečné fenotypy a funkce ve srovnání s Tregs a ty budou v budoucnu dále zkoumány.
FUNKCE A REGULACE ILC2 ILC2 sídlí v různých tkáních, jako jsou plíce, střevo, lymfoidní cluster spojený s mezenterickým tukem (FALC), játra, kůže aledvinaa jsou zodpovědné hlavně za eliminaci helmintů zprostředkovanou typem-2 imunitní odpovědi. Při poškození tkáně vystavením alergenu a patogenu se z epiteliálních buněk uvolňují IL-33, IL-25 a TSLP, což jsou nejsilnější aktivační cytokiny pro proliferaci ILC2 a produkci cytokinů, což vede k rychlé aktivaci ILC2. . Poté aktivované ILC2 vylučují velké množství cytokinů typu -2 IL-5 a IL-13 a indukují eozinofilní zánět a hyperplazii sliznice. Abnormální a trvalá aktivace ILC2 však vyvolává alergická onemocnění, jako je astma, atopická dermatitida a rýma (38–40), a proto je klinicky důležité porozumět regulaci ILC2. Kromě toho ILC2 také produkují amfiregulin (Areg) a IL-9, které přispívají k remodelaci a opravě poškození tkáně po zánětu. Areg produkovaný z ILC2 podporuje proliferaci a diferenciaci epitelu pro opravu epitelu (41). Kromě toho IL-9-produkující ILC2 pomáhají řešit zánět u revmatoidní artritidy (42).
Přestože signalizace IL-33 a ST2 jsou pro aktivaci ILC2 kritické, další stimulace včetně běžných cytokinů g řetězce (gc) (IL-2, -7, -9, 15) a spol. -stimulační molekuly (ICOS, GITR, PD-1) jsou vyžadovány pro regulaci ILC2 (43–45). Četné studie identifikovaly pozitivní nebo negativní regulátory ILC2 takto: cytokiny (IL-25, TSLP, IFN-g, IL-27), neuropeptidy (VIP, NMU, CGRP), neurotransmitery (katecholamin, acetylcholin ), lipidové mediátory (prostaglandiny a lipoxiny z dráhy kyseliny arachidonové), hormony (androgen a estrogen) a živiny (vitamíny A a D a butylát) (46–55). Protože ILC2 jsou distribuovány v různých tkáních, předpokládá se, že existují tkáňově specifické regulační mechanismy a faktory ILC2. Již dříve jsme uvedli, že Nrf2, který reaguje na oxidativní stres, aktivuje plicní ILC2 a jejich aktivace zmírňuje alergický zánět plic (56). Často vzniká oxidační napětíporanění ledvina onemocnění, a proto mohou být renální ILC2 regulovány cestou Keap1-Nrf2. Celkově vzato jsou ILC2 regulovány různými faktory a mají různé role v závislosti na tkáňovém prostředí.
RENÁLNÍ ILC2 A ONEMOCNĚNÍILC2 jsou také přítomny v myších ledvinách a jsou zvláště lokalizovány v renální vaskulatuře. ILC2 exprimující GATA{1}}jsou hlavní podskupinou ILC (70–80 procent ILC) v myších ledvinách, zatímco ILC1 exprimující T-bet a ILC3 exprimující RORgt tvoří méně než 10 procent ILC (2 7 ). Renální ILC2 konstitutivně exprimují IL-5 a IL-13 za podmínek ustáleného stavu a téměř veškerý exprimovaný IL-5 pochází z ILC2s a nikoli Th2 (57). Ačkoli ILC2 tvoří přibližně 1 procento celkových renálních leukocytů, exprese IL-33 je upregulována v několikanemoc ledvinmodely, což ukazuje, že renální ILC2 jsou potenciálně aktivovány a vykonávají neznámé funkce v akutní i chronické fázi (obrázek 1).
AKI se projevuje jako akutní dysfunkce ledvin, navozující nerovnováhu elektrolytů a souvisí s CKD, fibrózou a kardiovaskulárními chorobami. AKI jsou způsobeny traumatickým poraněním, sníženou renální perfuzí v důsledku chirurgického zákroku a různými renálními a vaskulárními onemocněními (58). AKI byly zkoumány pomocí experimentálních zvířecích modelů AKI indukovaných metodami, jako jsou léky, ischemicko-reperfuzní poškození (IRI) a sepse (59). Nedávno bylo hlášeno, že ILC2 a IL-33 jsou spojeny s patogenezí AKI. V modelu AKI indukovaném cisplatinou Akcay et al. prokázali, že podávání rekombinantního IL-33 exacerbuje AKI, zatímco rozpustný ST2, který přednostně váže IL-33, aby neutralizoval jeho aktivitu, zlepšuje jeho patogenezi (60). Podávání vysokých dávek IL{11}} indukuje progresi AKI způsobem závislým na CD4 plus T buňkách. Naopak nízká dávka IL-33 má ochranný účinek proti AKI. Modely IRI se běžně používají k identifikaci mechanismů odpovědných za patogenezi AKI a ukazují, že vrozená imunitní odpověď má kritickou roli. Cao a kol. zjistili, že předléčba IL-33 zmírňuje poškození ledvin a zotavuje sefunkce ledvinu myší indukovaných IRI (29). Renální ILC2 jsou zvýšeny u Rag1-knockout myší podáváním IL-33 a vedou ke snížení skóre tubulárního poranění a sérového kreatininu bez ohledu na získanou imunitu. Snížení ILC pomocí anti-CD90 protilátky u Rag1-KO myší však nezachrání tubulární poškození. Kromě toho adaptivní přenos ex vivo proliferovaných renálních ILC2 zlepšuje poškození ledvin. Tyto výsledky naznačují, že hojné ILC2 vledvinamají renální ochranný účinek a zlepšujífunkce ledvinv AKI.
CKD mají různý původ, jako je diabetes, hypertenze a imunitní a toxické reakce (1). Různé patologické stavy včetně chronického zánětu a renální fibrózy jsou spojeny se základními příčinami CKD. Bylo objasněno, že renální ILC2 mají důležitou roli v patologii AKI i CKD. IL-33 také zmírňuje glomerulární poškození lupusovou nefritidou (61). Kromě toho imunitní odpověď typu -2 vyvolaná IL-25 a indukce makrofágů M2 může zmírnit poškození ledvin u nefropatie vyvolané adriamycinem, což je široce používaný model CKD (28). Tyto ochranné účinky vyžadují eozinofily rekrutované IL-5 produkované z ILC2, a IL-33 nedokáže ochránitfunkce ledvinnavzdory hojnosti ILC2 u myší DdblGATA s deficitem eozinofilů. Eozinofily jsou však u různých onemocnění považovány za prozánětlivé buňky, takže není jasné, zda akumulace eozinofilů chrání před poškozením ledvin, aniž by byl objasněn mechanismus. Kromě toho jsou ILC2 zachovány v myšíchledvinypo dobu až osmi týdnů podáváním IL- 33 po dobu čtyř po sobě jdoucích dnů, takže trvalá aktivace ILC2 pro léčbu CKD má klinický přínos. Zajímavé je, že IL-233, fúzní cytokin IL-2 a IL-33,
přispívá kledvinaochrana před diabetickou nefropatií (30). IL-233 zmírňuje hyperglykémii a proteinurii u BTBR.Cg-Lep ob/ob myší a má terapeutický potenciál pro diabetickou nefropatii typu-2. Tato zjištění naznačují, že ILC2 jsou potenciálním terapeutickým cílem u AKI a CKD.
U lidí tvoří ILC (linie - CD127 plus CD161 plus populace) 0,5 procenta nebo méně z celkového počtuledvina llymfocyty (28). Na rozdíl od myších ledvin tvoří lidské ILC2 40 procent nebo méně ILC vledvinya ILC3 jsou hlavními složkami. Není jasné, jak tento rozdíl v konstitucích ILC lidských a myších ledvin ovlivňujeledvinahomeostázy a patogeneze onemocnění. Nedávná studie ukázala, že krevní ILC2 jsou upregulovány u pacientů s ESRD (62); není však jasné, zda toto zvýšení souvisí s patogenezí ESRD. Navíc bylo také popsáno, že změny krevního ILC korelují se závažností DN a LN (63, 64). Je zapotřebí další vyšetřování, aby se zjistilo, zda jsou lidské ledvinové ILC2 přítelem nebo nepřítelemonemocnění ledvin.
PŘISPÍVÁ ILC2 K PROgresi renální fibrózy?Bylo také prokázáno, že ILC2 ovlivňuje různé tkáňové fibrózy. ILC2 přispěl k ukládání kolagenu prostřednictvím IL-25 vedoucí k indukci plicní fibrózy (13). IL-33 je profibrotický cytokin a podporuje iniciaci a progresi plicní fibrózy způsobem závislým na ST2- (65). Některé studie uvádějí, že ILC2 rezidentní v játrech nebo v srdeční tkáni jsou spojeny s jaterní nebo srdeční fibrózou (66, 67). Proto osa ILC2-IL33 pravděpodobně ovlivňuje podporu tkáňové fibrózy.ledvinyfibróza je charakterizována aberantní akumulací extracelulární matrice (ECM) a poté robustní destrukcíledvinastruktura a funkce (68). Fibróza je součástí normální reakce na obnovu struktury tkáně a prostředí. Naporanění ledvin,poškozené tubulární a vaskulární epiteliální buňky a infiltrované imunitní buňky jsou uvolňovány profibrotické faktory s progresí poškození ledvin a poté jsou aktivovány různé signalizace vedoucí k podpoře fibroblastu k a-SMA pozitivnímu myofibroblastovému přechodu. Přetrvávající poškození ledvin narušují rovnováhuProdukce a degradace ECM a nadměrné hromadění ECM vede k abnormální fibróze, která má za následekledvinadysfunkce. Progrese renální fibrózy vyvolává exacerbaci CKD a její patologie má ireverzibilní průběhfunkce ledvinnižší o určitou úroveň, což vede k ESRD. Kromě toho renální stroma produkuje erytropoetin (EPO) nezbytný pro vývoj erytrocytů a jeho snížení vyvolanéledvinafibróza vede k renální anémii. Překonání renální fibrózy má tedy v nefrologii klinický význam.
Během chronického poškození ledvin a zánětu poškozené renální a vaskulární endoteliální buňky také uvolňují IL-33 spolu s aberantní produkcí ECM a předpokládá se, že je aktivován ILC2 rezidentní na ledvinách (obrázek 2). Běžně používanou metodou pro studium renální fibrózy je model unilaterální obstrukce močovodu (UUO) a IL-33 se v tomto modelu zvýšil v séru a moči [24,69]. Ve skutečnosti jsou ST2 plus vrozené imunitní buňky v modelu UUO zvýšeny a počty ILC2 se také zvýšily u myšíledvina(25). Kromě toho Liang a kol. ukázaly, že renální IRI-indukovaná fibróza
je urychlena léčbou exogenní IL{0}} a solubilní ST2 zlepšenou fibrózou (70). Podání vysokých dávek IL-33 podporovalo renální fibrózu prostřednictvím AKI, ale inhibice IL-33 byla snížena AKI-indukovaná renální fibróza (60). Zatímco podávání nízkých dávek a krátkodobé podávání IL{10}} zmírňuje poškození ledvin indukované IRI (28, 29). To může naznačovat, že mírné uvolňování IL{13}} je indukováno mírným poškozením ledvin v časném časovém bodě, aby se zabránilo poškození ledvin, zatímco progresivní destrukce ledvin způsobila nadměrné a dlouhodobé uvolňování IL{15}} vedoucí k exacerbaci poškození ledvin a fibróza. Dohromady mají ledvinové ILC2 a adekvátní IL-33 klíčovou roliledvinafibróza.
Bylo popsáno, že ILC2 produkují amfiregulin (Areg) k obnovení integrity plicního epitelu při virové infekci (71, 72). V ledvinách Areg produkující ILC2- také vykonával ochrannou funkci při poškození ledvin IRI a přímo přispívá k opravě renální tubulární struktury (29). Knock-out Areg in ex-vivo kultivovaný ILC2 pomocí systému CRISPER-Cas9 nemohl obnovit skóre tubulárního poškození a sérový kreatinin a apoptózu renálních TEC. Tento renoprotektivní účinek je částečně zodpovědný za protizánětlivé M2 makrofágy indukované aktivovaným ILC2. Zatímco Areg má funkci k rozvoji tkáňové fibrózy včetně jater, plic aledvina(73–75). Nedávné studie ukázaly, že signalizace Areg-EGFR zvyšuje renální fibrózu v proximálních renálních tubulech (76, 77). Kromě toho jsou imunitní reakce typu 2 také hluboce spojeny s fibrózou. Buňka CD11c plus odvozená od BM produkuje Areg v reakci na poškození tkáně (78), a tyto buňky produkující Areg indukují aktivaci fibroblastů vedoucí k podpoře plicní fibrózy. Patogenní paměťové Th2 buňky produkující Areg navíc vycvičily eozinofily k produkci velkého množství osteopontinu a zrychlily plicní fibrózu (79). Kromě toho Liu a kol. bylo popsáno, že ILC2 negativně koreluje s hladinou eGFR u diabetikůnemoc ledvinpacient s podporou renální fibrózy (63). Ačkoli není dobře známo, zda Areg produkovaný z ILC2 přispívá k progresi renální fibrózy, exprese Areg je vyžadována pro fibrózu vyvolanou nadprodukcí TGF-b. Další studie by objasnily vztah mezi ILC2, Areg a TGF-b vedoucí k odhalení role ILC2 při renální fibróze. Areg je detekován ze séra a moči pacientů s CKD a AKI (77) a bude to nový terapeutický cíl a biomarkery vledvinafibróza a onemocnění ledvin včetně CKD a AKI.
MOŽNÝ NOVÝ HRÁČ ILCreg V RENÁLNÍ FIBRÓZEJednou z příčin renální fibrózy je signalizace TGF-b, která urychluje transformaci fibroblastů na myofibroblasty v renálním stromatu (80). Makrofágy infiltrující ledviny a Tregs přispívají k progresi renální fibrózy prostřednictvím produkce TGF-b. Také ILC2 produkující IL-4- a IL{5}}souvisí s progresí renální fibrózy prostřednictvím indukce makrofágů M2 (81). Navíc Wang a kol. uvedli, že signalizace TGF-b indukuje expresi ST2 a přispívá k rozvoji ILC2 z progenitorů ILC2 (82). Proto je vztah mezi M2 makrofágy, Tregs a ILC2 kritický u renální fibrózy a TGF-b hraje ústřední roli v těchto profibrotických sítích.
V současné době definovaná podskupina ILCreg sídlí v lidských i myších ledvinách a je zdrojem TGF-b v ledvinách (83). Renální ILCregs potlačují imunitní reakce sekrecí IL-10 a TGF-b a exprimují CD25, ICOS a transkripční faktor Id3, ale ne ST2 a KLRG1. In vitro kultivované ILCregs produkují velká množství IL-10 a TGF-b a potlačují vrozenou imunitní odpověď ILC1 a makrofágů. Adaptivní přenos ex vivo expandovaných ILCregs na myši ošetřené IRI se zlepšujepoškození ledvin,takže ILCregs mají terapeutický potenciál pronemoc ledvin.Existuje však obava, že velká množství TGF-b produkovaná z ILCregs by mohla zvýšit renální fibrózu, takže jsou zapotřebí další studie. Je zajímavé, že Morita a kol. prokázali, že ILC2 jsou plastické a mohou se vyvinout v ILCregs v lidské nosní tkáni. ILC2 stimulované IL-33 a kyselinou retinovou jsou transdiferenciovány na ILCregs a produkují IL-10 k potlačení proliferace ILC2 a CD4 plus T buněk (84). Navíc Nakamura a spol. prokázali, že fibroblasty získávají kapacitu produkovat kyselinu retinovou při přechodu na myofibroblasty v několikaporanění ledvinmodely (85). Tato zjištění naznačují, že plasticita ILC2-k-ILCreg je běžnáporanění ledvin,vedoucí k progresi renální fibrózy. Jedná se tedy o potenciální terapeutické cíle jako buňky zdroje TGF-b, ačkoli plný příspěvek ILCregs k renální fibróze je stále záhadný.
ZÁVĚR A POHLED DO BUDOUCÍHO Vztah IL-33 a ILC2 má klíčovou roli v renální imunitní homeostáze aledvinaonemocnění vedoucí k renální fibróze. Přestože funkce ILC2 inonemocnění ledvinjsou postupně chápány, jsou u lidí stále nejasné. Je však zajímavé, že změna cirkulujících ILC koreluje se závažností některých renálních onemocnění. Navíc je zajímavá otázka, jaký rozdíl znamená, že ILC2 je dominantní u myšíledvinaale ILC3 je dominantní u člověkaledvina,a bylo by nutné dále podrobně zkoumat. Když budou tyto otázky vyjasněny, může být možné objasnit roli a charakteristiky ILC2 vledvinaa aplikovat ji na nové terapeutické cíle a klinickou diagnostiku onemocnění ledvin.
