Кинурениновият път — нова връзка между вродения и адаптивния имунитет при автоимунни ендокринопатии, част 2

3.4. Кинуренините и компонентите на вродената имунна система

IFN- и други Th1 цитокини, като IL-1, TNF- и IL-2, могат да стимулират активността на IDO1 [138]. Експресията на други ензими на KP—KMO, KYNU и 3-HAAO—също е под контрола на IFN- [139]. Професионални APC, като DCs, моноцити и макрофаги, могат да експресират IDO1 след експозиция на IFN [61,75] и те могат също да експресират други ензими на KP при тези условия. В действителност е показано, че всички ензими на KP се експресират в макрофаги [140] и че тези клетки могат да произвеждат някои кинуренини, включително AA, 3-HK, 3-HAA, PA и QUIN, след активиране [141].

Експресията на QUIN се наблюдава в периферни моноцитни клетки на пациенти с болестта на Алцхаймер [142]. Освен това моноцитната култура, третирана с IFN- и допълнена с TRP, произвежда KYN и 3-HKYN, а неутрофилите също произвеждат KYN [63]. По подобен начин, експресията на KP ензими беше демонстрирана в DCs, получени от човешки моноцити, които бяха в състояние да медиират апоптоза на Th клетки след стимулация с IFN- [143]. Макилрой и др. [144] демонстрира, че узряването на DCs води до образуването на KYN, 3-HKYN и 3-HAA. Взети заедно, клетките, принадлежащи към вродения имунитет, по-специално APC, могат да допринесат за разграждането на TRP и натрупването на кинуренини - получените от TRP метаболити в близост до други клетки на имунната система.

Доказано е, че метаболитите на KYN, по-специално самият KYN, потискат активността на NK клетките и APC. Loughman и др. [145] демонстрира, че KYN, 3-HKYN и 3-HAA нарушават хемотаксиса на неутрофилите и директно потискат тяхната трансепителна миграция, индуцирана от UPEC. Освен това катаболизмът на TRP чрез KP има отрицателно въздействие върху жизнеспособността на клетките. Натрупването на метаболити, получени от TRP, е токсично за NK клетки и TPH-1 клетки, получени от моноцити, и може да индуцира клетъчна смърт чрез апоптоза [110,146]. Тези ефекти са, поне отчасти, медиирани от KYN активиране на AhR, което се експресира във всички клетки, принадлежащи към вродената имунна система.

Болестта на Алцхаймер е много често срещано неврологично заболяване при възрастните хора, което може да доведе до неблагоприятни последици като загуба на паметта и когнитивен спад. През последните години все повече изследвания показват, че имунитетът играе важна роля за появата и развитието на болестта на Алцхаймер.

Първо, имунитетът е пряко включен в изчистването на свързаните с болестта на Алцхаймер протеини от мозъка. При нормални обстоятелства почистването на боклука в мозъка разчита главно на глимфната система. При пациенти с Алцхаймер обаче функцията на лимфната система често е нарушена, така че се разчита на имунните клетки да изчистят излишния амилоид.

Второ, имунитетът може да забави прогресирането на болестта на Алцхаймер чрез намаляване на нивата на възпаление. Възпалението е една от причините много неврологични заболявания да прогресират и болестта на Алцхаймер не е изключение. Проучванията са установили, че някои компоненти на имунната система могат да инхибират появата на възпалителни реакции, като по този начин намаляват симптомите на заболяването.

В допълнение, имунитетът също помага за подобряване на паметта и когнитивните способности. Имунните молекули също играят важна роля в невронната комуникация в мозъка. Няколко проучвания показват, че наличието на някои имунни клетки може да улесни взаимодействието между невроните, като по този начин подобрява способността на мозъка да учи и запомня.

Като цяло имунитетът играе решаваща роля в развитието на болестта на Алцхаймер. В допълнение към физиологичните реакции, психологически положителните емоции също играят положителна роля за укрепване на имунитета. За да предотвратим и лекуваме болестта на Алцхаймер, трябва да поддържаме добро имунно здраве и да поддържаме положително отношение и оптимизъм в сърцата си, за да осигурим по-добра подкрепа за нашите тела и мозъци. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета. Cistanche може значително да подобри имунитета, тъй като Cistanche е богат на различни антиоксидантни вещества, като витамин С, каротеноиди и др. Тези съставки могат да поглъщат свободните радикали и да намалят оксидативния стрес. Подобряват устойчивостта на имунната система.

Click cistanche tubulosa ползи

KYN може да индуцира производството на вътреклетъчен IDO1 чрез положителната обратна връзка, например, KYN може да ангажира AhR в цитозола на DCs, а KYN-AhR взаимодействието води до усилване на експресията на IDO1 [87], с едновременно потискане на стимулаторните и ко -стимулиращи експресия на молекули в DC, както и насърчаване на производството на противовъзпалителни цитокини от тези клетки [147]. По подобен начин беше установено, че KYNA активира AhR, но различно от KYN. Взаимодействието на KYNA/AhR доведе до производството на провъзпалителен IL-6 [148]. Въпреки това, KYNA е също лиганд за G протеин-свързан рецептор 35 (GPR35), който се експресира в човешки моноцити, неутрофили, DC, еозинофили, NK клетки и Т клетки. Взаимодействието KYNA-GPR35 намалява възпалителния отговор в моноцитите и макрофагите, индуциран от стимулация с LPS и контролира освобождаването на цитокини в NK клетки [149].

В обобщение, изглежда, че IDO1-медиираното активиране на KP в клетките на вродения имунитет може да допринесе благоприятно за ограничаване на прекомерния възпалителен отговор, предпазвайки местната тъкан от медиирано от възпаление увреждане.

3.5. IDO1, метаболити на пътя на KYN и компонентите на адаптивната имунна система 3.5.1. Подгрупи от Т клетки

Т клетките се разделят на два основни типа: цитотоксични Т клетки и Т хелперни клетки. Т клетките, експресиращи молекулата CD4 (CD4 плюс Т клетки) са хелперни Т (Th) клетки, докато Т клетките, експресиращи молекулата CD8 (CD8 плюс Т клетки) са цитотоксични Т клетки, които могат директно да унищожат злокачествени, инфектирани и стареещи клетки [ 150]. Клетките са от решаващо значение за имунните отговори по време на защитата на гостоприемника срещу вредни патогени, но те също могат да играят важна роля като двигатели на възпалителни и автоимунни заболявания [151]. Понастоящем Th клетките могат да бъдат разделени на няколко субпопулации: Th1, Th2, Th17, Th22, Th9, фоликуларни помощни Т клетки (Tfh) и Tregs, в зависимост от профила на цитокините, които произвеждат [150,151]. Диференциацията на всяка от Th подгрупата зависи от експресията на специфични транскрипционни фактори: T-bet за Th1 клетките, GATA-свързващ протеин 3 (GATA3) за Th2 клетките, свързан с рецептора на ретиновата киселина orphan receptor-t (ROR t) , AhR за Th17 и Th22 клетки, В-клетъчен лимфом-6 (Bcl-6) за Tfh клетки и Foxp3 за Tregs [152]. Th клетъчните подгрупи се определят от характерните цитокини, които те експресират, и техните специализирани ефекторни функции.

Th1 клетките се определят от тяхното производство на IL-2 и IFN-, но също така те произвеждат няколко цитокини, включително TNF-, лимфотоксин и GM-CSF. Th1 клетките са особено ефективни при активиране на микробицидни механизми на макрофагите срещу вътреклетъчни патогени. Те участват в клетъчно медиирано възпаление и реакции на свръхчувствителност от забавен тип [150,152].

Th2 клетките са най-известни за производството на IL-4, IL-5 и IL-13, както и IL-9 и IL-10. Тези клетки играят роля в елиминирането на извънклетъчните паразити и участват в алергии и атопични заболявания [150,153]. Те са отговорни главно за хуморалния имунитет чрез активиране на В клетки, мастни клетки и производството на имуноглобулин Е. Доказано е, че експресията на IL-4 in vivo може да защити автореактивните В клетки от апоптоза, да подобри тяхното оцеляване, и индуцират активиране на автореактивни В клетки [154]. От друга страна, Th2 цитокините могат да медиират защитата срещу Th1-зависимо възпаление или могат директно да потиснат развитието на Th1/Th17 чрез съответно IL-4/IL-13 [150].

Th17 клетките са основният източник на IL-17A (обикновено наричан IL-17) и IL-17F, въпреки че е показано, че други клетки, включително NK клетки и макрофаги, също експресират IL-17. Семейството цитокини IL-17 включва няколко съединения, участващи в защитата на лигавичните повърхности срещу извънклетъчни патогени. В момента има шест известни членове на семейството IL-17, които са маркирани с букви от A до F [155]. IL-17A и IL-17F са замесени в широк спектър от възпалителни и автоимунни заболявания – след свързване с техните рецептори – IL-17RA и IL-17RC, и двата цитокина могат да индуцират секреция на провъзпалителни цитокини, като IL-6, IL-1, IL-8, TNF- и хемокин CXCL1, благоприятствайки тъканно възпаление, набиране на неутрофили, активиране на вродени имунни клетки и подобряване на функциите на В клетките [156]. В допълнение, сигнализирането на IL-17 индуцира освобождаването на други възпалителни медиатори, като междуклетъчна адхезионна молекула 1 (ICAM-1), простагландин Е2 и матрични металопротеинази, които могат да инициират няколко вериги на положителна обратна връзка, които допълнително увеличават Секреция на IL-17, причиняваща хронично възпаление и тъканно увреждане [157]. Освен IL-17, Th17 клетките могат също да секретират IL-21, IL-22, IL-25 и IL-26 (при хора); въпреки това, по-голямата част от патогенните функции на Th17 клетките са свързани със секрецията на IL-17 [158]. Поради важната роля на IL-17A и IL-17F при предизвикване на възпаление на тъканите, е доказано, че Th17 клетките играят критична роля в етиопатогенезата на много автоимунни заболявания, за които Th1 първоначално се смяташе доминиращ фактор. Функцията на Th17 зависи от комбинациите от цитокини, експресирани в локалната среда, и регулирането на диференциацията на тези клетки се медиира от сложен цитокин и транскрипционен фактор, което може да доведе както до патологични, така и до защитни функции на тези клетки при възпалителни и автоимунни заболявания.

Доказано е, че Th17 клетките могат да произвеждат противовъзпалителния цитокин IL-10, когато са били стимулирани с IFN- или IFN- [159]. Напротив, доказано е, че IL-23 намалява експресията на IL-10 в развиващите се Th17 клетки, предизвиквайки провъзпалителна Th17 подгрупа, която може да произведе IL-17 [160]. Освен това, Th17 клетките проявяват висока пластичност - те могат да се диференцират в други Т-клетъчни подгрупи в различни настройки, например зрелите Th17 клетки могат да бъдат трансформирани от IL-6 в Th1 клетки, произвеждащи IFN- [161].

Tregs играят решаваща роля в имунната толерантност и контрола на автоимунитета [162]. Tregs експресират характерния транскрипционен фактор - Foxp3 - който е важен за тяхното развитие, диференциация и регулаторни функции [163]. Подгрупите на Treg, експресиращи Foxp3, включват както естествено срещащи се Tregs (nTregs), генерирани в тимуса, така и индуцирани чрез Tregs след тимично съзряване (iTregs), които могат допълнително да се диференцират във Foxp3 плюс клетки (Th3) и Foxp3− клетки, наричани още Tr1 [164] . Th3 диференциацията възниква главно след перорално поглъщане на екзогенни антигени и тези клетки подпомагат секрецията на IgA чрез освобождаване на TGF- и показват потискащи свойства спрямо Th1 и Th2 клетките [165]. Tr1 клетките, като доминиращ източник на IL-10 в имунната система, играят важна роля в инхибирането на автоимунитета и възпалението [166]. Имуносупресивните ефекти на IL-10 се медиират чрез въздействието му върху понижаването на експресията на MHC-II и костимулиращи молекули: CD80, CD86 и CD28 върху APC и смекчаването на активираните мастни клетки, макрофаги, както и намаляване на освобождаването на техните провъзпалителни цитокини [167].

TGF- се произвежда от nTreg и Th3 клетки; въпреки това, много имунни и неимунни клетки могат също да синтезират този цитокин. TGF- е необходим за генерирането на iTregs, тъй като индукцията на Foxp3 експресия, управлявана от TGF-, превръща наивните Т клетки в Tregs. Тази положителна обратна връзка между TGF- и Foxp3 играе съществена роля в поддържането на периферната толерантност и поддържането на Tregs [168]. In vivo е доказано, че TGF-продуциращи Tregs потискат автоимунните Т-клетъчни отговори, инхибират производството на IL-17 и повишават експресията на Foxp3 в Th клетки [169].

В днешно време Tregs са признати за важни имунорегулатори при много възпалителни и автоимунни заболявания, а клетъчните терапии, използващи тези клетки, в момента са подложени на клинични изпитвания за лечение на тези патологии [170,171]. Струва си обаче да се помни, че някои от цитокините, произведени от Tregs, включително IL-10 и TGF-, може да не винаги имат противовъзпалителен потенциал и при определени условия те могат да подобрят функцията и активността на патогенните клетки . Доказано е, че IL-10 може да активира В-клетките, повишавайки тяхната функция като APC и стимулирайки съзряването на В-клетките в плазмени клетки [172]. TGF- също се свързва с няколко провъзпалителни ефекта, като развитието на IL-17-продуциращи Th17 клетки, които насърчават възпалението [158]. TGF- може да генерира IL-9-продуциращи Th клетки, които подпомагат тъканната патология. Както TGF-, така и IL-10 повишават преживяемостта на CD8 плюс Т клетките и увеличават производството им на IL-17 и IFN- [173,174]. Това явление вероятно е механизъм, чрез който имунната система поддържа своя баланс.

3.5.2. IDO1, кинуренини и Т клетки

Както беше представено по-горе, индукцията на IDO1 в клетки, принадлежащи към вродения имунитет, доведе до изчерпване на TRP и генериране на KYN и неговите метаболити (Фигура 2), които са важните регулатори на адаптивния имунитет [25], допринасяйки за дългия -трайна имунотолерантност по няколко различни механизма (Фигура 3).

Една от по-ранните теории постулира, че разграждането на TRP потиска пролиферацията на Т клетките чрез значително намаляване на ресурса на тази аминокиселина в местната тъканна микросреда. Постулира се, че TRP-дефицитните Т клетки не могат да синтезират достатъчно протеини за пролиферация след представяне на антиген от APC [175]. IDO1-зависимото изчерпване на TRP активира аминокиселинния сензор — GCN2K в CD4 плюс Т клетките [176] — който контролира транскрипционните и транслационните програми, свързващи клетъчния растеж с наличността на аминокиселини [177]. Чрез активиране на GCN2K, IDO1 може да понижи ензимите, участващи в синтеза на мастни киселини в CD4 плюс Т клетки [176]. Синтезът на мастни киселини се регулира нагоре при активиране на Т клетки и е необходим за предотвратяване на смъртта на пролифериращи клетки [178].

По този начин IDO1-зависимото активиране на GCN2K и намаляването на синтеза на мастни киселини уврежда пролиферацията и диференциацията на CD4 плюс Т клетки в ефекторни клетъчни линии. Фаларино и др. [81] доказаха, че както изчерпването на TRP, така и сместа от основни метаболити на TRP: KYN, 3-HKYN и 3-HAA могат да индуцират GCN2K-зависимата низходяща регулация на T клетъчния рецептор (TCR) комплекс зета -верига в CD8 плюс Т клетки, което води до нарушена цитотоксична ефекторна функция на тези клетки. Докато CD4 плюс CD25- Т клетките при тези условия бяха превърнати в Treg фенотип чрез процес, изискващ GCN2K, намаляване на производството на IL-2 и увеличаване на IL-10 и TGF- . Гладуването на TRP чрез IDO1 не действа само чрез инактивиране на TCR, но, във връзка с индуцирането на Fas, медиира спирането на клетъчния цикъл в средата на G1 фазата, което води до Т-клетъчна апоптоза, клонална анергия и инхибиране на антиген-специфични Т-клетъчни отговори [ 56].

По-новото проучване на Eleftheriadis et al. [179] показаха, че IDO1, чрез активиране на GCN2K, регулира надолу нивата на TCR комплексната зета верига и cMyc, което води до намаляване на ключовите ензими, участващи в аеробната гликолиза и глутаминолизата, които са необходими за бързо пролифериращите, активирани Т клетки. Посоченото проучване използва свободна от KKYN APCs система от изолирани и активирани Т клетки и авторите демонстрират, че директното активиране на GCN2K от TRP е достатъчно за инхибиране на Т клетъчната пролиферация и че това може да е присъщ клетъчен механизъм за контролиране на разпространението. Освен това е доказано, че 3-HAA причинява имунна супресия чрез индуциране на апоптоза в Т клетки чрез изчерпване на глутатиона [80]. Хаяши и др. [180] идентифицира друг потенциален механизъм на 3-действие на НАА, включващ инхибиране на 3-фосфоинозитид-зависима протеин киназна сигнализация в Т клетки, което води до Т клетъчна апоптоза.

В по-голямата част от посочените проучвания имуносупресивните свойства на IDO1 са оценени в културална среда без мастни киселини. Въпреки това, когато свободни мастни киселини се добавят към клетъчни култури, IDO1 повишава окислението на свободни мастни киселини и въпреки че насърчава диференциацията на Tregs, не индуцира апоптоза или инхибира пролиферацията на CD4 плюс Т клетки [181]. Въпреки че IDO1 намалява гликолизата и глутаминолизата чрез активиране на GCN2K, той може да увеличи окислението на свободни мастни киселини чрез активиране на AhR, осигурявайки необходимата енергия за оцеляване и пролиферация на CD4 плюс Т клетки [182]. По този начин, противно на предишната хипотеза, че IDO1-медиираните пътища потискат CD4 плюс Т клетъчната функция чрез индуциране на апоптоза, инхибиране на пролиферацията и насърчаване на диференциацията към регулаторен Т клетъчен фенотип, по-новите данни разкриха, че в нормална среда, която съдържа мастни киселини, имуносупресивният ефект на IDO1 не може да се отдаде на намаляване на пролиферацията и преживяемостта на CD4 плюс Т клетки.

Баланс на IDO1, кинуренини и Th1/Th2 клетки

Експерименталните данни показват, че IDO1 има важни имуносупресивни свойства, участващи в имунната толерантност и регулирането на Th1/Th2. Експресията на IDO1 в DC причинява потискане на човешката Т-клетъчна пролиферация, създавайки местна имунна привилегия [75]. Активността на IDO1 в pDCs блокира експанзията на наивни CD4 плюс и CD8 плюс Т клетки и генерирането на цитотоксични Т лимфоцити (CTL) и Th1 клетки, като същевременно има по-малко въздействие върху Th2 клетките [80]. Подобен механизъм се наблюдава по отношение на IDO1-експресиращи човешки еозинофили, които преференциално инхибират Th1 клетките, но насърчават Th2 клетките [62]. Освен това, намаление в производството на Th1 цитокини и повишаване на нивата на Th2 цитокини е показано в миши клетки от далак след фармакологично инхибиране на IDO1 [183]. Тези резултати предполагат, че преференциалната индукция на апоптоза в Th1 клетки, но не и в Th2 клетки, се дължи на повишената чувствителност на Th1 клетките към IDO1-индуцирано производство на KYN или образуването на низходящи метаболити на KP [184].

Въпреки това, in vivo, проучванията върху индуцираната от овалбумин астма при мишки дават противоречиви резултати. Животните с дефицит на IDO1- показаха по-слаби Th2 отговори в сравнение с контролите, когато предизвикателите с инхалиран антиген и техните серумни нива на антиген-специфичен IgE бяха по-ниски, което показва, че дефицитът на IDO1- предпазва от астма, предизвикана от овалбумин [ 185]. Докато в друг миши модел на астма, използващ същата сенсибилизация, индукцията на IDO1 експресия инхибира Th2--индуцираната астма [186]. Изчерпателното обяснение за тези противоречиви ефекти е направено от MacKenzie et al. [187], които откриха, че по време на представяне на антигени и патогени от DCs за Т клетки, наивните Th клетки се трансформират в Th1 подгрупи, а INF-продукцията създава Th1 доминантна микросреда, инхибираща Th2 диференциацията. Тъй като IFN-индуцира DCs за експресиране на IDO1, намаляването на нивото на TRP, свързано с повишаване на кинуренините, причинява апоптоза на Th1 клетки и избрано оцеляване на Th2 клетки, действайки като регулаторна верига за ограничаване на реакциите на свръхактивните Th1 клетки.

Последните данни сочат, че имуномодулаторните свойства на IDO1 се дължат до голяма степен на натрупването на KYN метаболити във връзка с изчерпването на TRP [32]. Доказано е, че KP катаболитите са важни биологични медиатори в регулирането на Th1 и Th2 клетъчната функция, въпреки че Th2 клетките са по-малко чувствителни към TRP метаболити [188]. Добавянето на екзогенни KYN метаболити KYN, 3-HAA, QA, 3-HKYN и PA към Т клетъчни култури показва, че съединенията могат да инхибират пролиферацията и да индуцират апоптоза на активни Т клетки при по-физиологично значими нива на TRP от предишната теория за "изчерпване на TRP" предполага [59,110,183,189]. HAA и QUIN индуцират селективна апоптоза in vitro на миши Th1, но не и Th2 клетки. Този процес се наблюдава при относително ниски концентрации на тези кинуренини, не изисква Fas/Fas лигандни взаимодействия и се свързва с активирането на каспаза-8 и освобождаването на цитохром с от митохондриите [80]. Орихара и др. [190] демонстрира, че QUIN е в състояние да намали производството на Th1 цитокини, Ca2 плюс потока, пролиферацията и оцеляването на Th1-подобни клетки чрез повишена индукция на клетъчна смърт, докато Th2-подобни клетки са пощадени, което води до повишено Th2-подобно господство. Взети заедно, промяната на баланса Th1/Th2, благоприятстваща оцеляването на Th2 клетките, предизвикана от активирането на KP, изглежда ограничава неконтролираното активиране на адаптивния имунитет.

Трябва да се подчертае, че описаните ефекти на KP метаболитите върху действието и жизнеспособността на клетките на адаптивната имунна система могат да бъдат частично медиирани от AhR, който е неправилно експресиран в някои подтипове Т клетки, като наивни Th, Th17 и Treg клетки, като има предвид, че напълно диференцираните Th1 клетки не успяват да регулират нагоре AhR след активиране и не могат да бъдат директно модулирани чрез AhR лигиране [191]. Активираният AhR потиска имунните отговори при нормални условия, докато образуването на активност на AhR засилва тези отговори [192]. Въпреки това, резултатите от проучванията, изследващи ролята на AhR в модулирането на имунния отговор, понякога се различават. Активирането на AhR от токсини от околната среда се различава от това, наблюдавано след стимулиране с неговите естествени лиганди, например, доказано е, че активирането на AhR на Т клетки от диоксин инхибира имунитета чрез генериране на Tregs, докато влошава имунитета след активиране от {{5} }формилиндоло [3,2-b]карбазол (FICZ), ендогенен лиганд, получен от TRP [193].

В съгласие с тази теория Ambrosio et al. [194] установяват, че лечението с диоксин на инфекция с Trypanosoma cruzi при мишки води до повишена смърт на активирани Т клетки и повишен брой Tregs, произвеждащи TGF-. Слабият лиганд AhR—3-HKYN—също успя да индуцира Tregs и да подобри небалансираното съотношение между активирани Т клетки и Tregs по време на хроничната фаза на инфекцията, но той е само частично ефективен при контролирането на паразитемията и не е в състояние да го изкореня. Освен това се наблюдава и отрицателен ефект от силно активиране на AhR върху развитието на CD8 плюс Т клетки на паметта. AhR лигирането ограничава диференциацията на CD8 плюс Т клетки на паметта, вероятно чрез непряка, AhR-зависима регулация на DCs, подобно на това, наблюдавано при Th1 клетките [193].

Баланс на IDO1, кинуренини и Tregs/Th17 клетки

IDO1 допринася за имунната регулация чрез подпомагане на ефекторната функция на Tregs. В миши pDCs, третирани с TGF-, IDO1 може да създаде сигнализиране за дългосрочна имунна толерантност чрез трансформиране на CD4 плюс Т клетки в имуносупресивни Foxp3 плюс Tregs [81,195], което от своя страна може да индуцира експресия на IDO1 в pDCs и неутрофили [83]. Функционално неактивните Tregs придобиха мощна супресорна активност при съвместно култивиране с IDO1-експресиращи pDCs. Струва си да се отбележи, че IDO1-компетентните pDCs предотвратяват отговора на ефекторните Т клетки и насърчават диференциацията на Tregs само когато местните условия или лечения индуцират pDCs да експресират IDO1 и че GCN2K сигнализирането също е от основно значение за активирането на Tregs. Освен това, този IDO1/GCN2K-зависим процес на активиране на Tregs беше ограничен от MHC и беше предотвратен от блокада на CTLA4 [196]. B7 рецепторите на IDO1-позитивните DCs се свързват с CTLA4 на Tregs, което ги кара да пролиферират, а блокадата на оста CTLA4/B7 уврежда ензимната активност на IDO1 и активирането на Tregs, което показва, че CTLA4 плюс Tregs лигират B7 върху pDCs, за да поддържат IDO1 активност в pDC [84]. Tregs, активирани от IDO1, забележително повишават експресията на PD-L1 и PD-L2 върху целевите DC и способността на Tregs да потискат пролиферацията на Т клетките е отменена от антитела срещу пътя PD-1/PD-L, но не зависи от IL-2, IL-10 или TGF- [196].

Следователно активността на IDO1 в pDC насърчава de novo Treg диференциация от наивни CD4 плюс прекурсори и същите резултати се получават, когато наивни CD4 плюс прекурсори се култивират с ниска TRP/висока кинуренинова среда, което директно включва катаболизъм на TRP в поколението на Tregs [81]. Освен това е показано, че експресията на IDO1 блокира превръщането на Tregs в Th17 клетки чрез активиране на GCN2K пътя и потискане на производството на IL-6 в pDC [82]. По този начин IDO1 не само потиска ефекторните Т клетки директно, но също така индиректно може да повлияе на Tregs супресорната активност по отношение на Th1, Th2 или Th17 клетки. Въпреки това, инхибирането на Т клетъчния отговор/пролиферация изглежда зависи от микросредата, тъй като е установено, че излагането на Tregs на провъзпалителен IL-6 превключва зрелите Tregs във фенотип, припомнящ Th17 клетки [197]. На свой ред, KYN в резултат на активирането на IDO1 насърчава само по себе си експресията на IDO1 чрез агонистично действие върху AhR в DCs [77,78,198], създавайки положителен цикъл, подсилен с IDO-медиирани ефекти в тези клетки. Съобщава се, че лигандното активиране на AhR както върху Т клетки, така и върху pDCs допринася за развитието на Tregs и потискането на Th17 [199,200]; но също така е доказано, че активира IDO1 в DCs [198], което предполага преден цикъл в KYN-индуцираното AhR активиране. В съответствие с това, защитната роля на активирането на IDO1 при експериментален автоимунен енцефаломиелит (EAE) при плъхове е демонстрирана [201] и експресията на IDO1 в DCs, индуцирана от администриране на естроген, води до съпътстваща Т-клетъчна апоптоза, свързана с потискане на EAE и намалена скорост на рецидиви по време на бременност [202]. Обратно, фармакологичното блокиране на IDO1 доведе до повишени Th1 и Th17 отговори, намалени Treg отговори и екзацербация на EAE като цяло [203].

KYNA също е идентифициран като мощен агонист на AhR [148], въпреки това липсват проучвания, директно демонстриращи възможния AhR-медииран ефект на KYNA върху модулацията на оста Treg/Th17. Същевременно се съобщава, че KYNA намалява експресията на IL-17 в активираните Т клетки и изчерпва Th17 клетките по друг начин – като действа върху G-протеин-свързан рецептор 25 (GPR35) на DCs, причинявайки потискане на техния IL -23 производство [204]. Независимо от това, скорошното проучване на Engin et al. [205] показват, че натрупването на KYNA, поради свръхекспресия на IDO1 чрез активиране на AhR, индуцира AhR/IL-6/STAT3 сигнален път и диференциация на наивни CD4 плюс Т клетки към Th17 клетки. Като има предвид, че инхибира Tregs, което води до дисбаланс на Treg/Th17 и цитокинова буря, което причинява фаталните последици от инфекцията със SARS-CoV-2. Това ново откритие предполага, че KYNA може да играе противоположна роля на KYN в модулирането на баланса на оста Treg/Th17. Това е в съответствие с предишното наблюдение, че IDO1 играе жизненоважна роля в превръщането на Tregs в Th17 клетки чрез блокиране на производството на IL -6, което е необходимо за това превръщане. Фенотипът на препрограмирани Tregs след блокиране на IDO1-е описан като наподобяващ "мултифункционални Т-хелперни клетки", коекспресиращи различни цитокини, като IL-2, IL-17, IL{{ 29}} и TNF- [206].

Доказано е, че друг KYN метаболит надолу по веригата — 3-HAA — намалява Th1 и Th17 отговорите и повишава Treg отговора, отчасти чрез непрякото действие на DC. Прилагането на това съединение води до подобряване на EAE при мишки [203]. DCs, третирани с 3-HAA in vitro, намаляват производството на IL-6 и повишават експресията на TGF-. Освен това, когато 3-HAA-третираните DCs бяха съвместно култивирани с наивни CD4 плюс Т клетки, генерирането на Tregs беше стимулирано [203]. Тези резултати показват, че IDO1, чрез генериране на 3-HAA, може да подобри експресията на TGF в DC и да насърчи диференциацията на Tregs. Освен това, терапията с N-(3,4,-диметоксицинамоил) антранилова киселина, перорално активно производно на 3-НАА аналог (траниласт), също демонстрира супресивен ефект при ЕАЕ, с по-малко и по-леки рецидиви, наблюдавани при лекуваните животни [207].

По подобен начин, цинабариновата киселина, по-малко известен ендогенен метаболит на KYN, е способна да предпазва от EAE чрез повишаване на Tregs за сметка на Th17 [208].

В обобщение, както KYN, така и неговите метаболити надолу по веригата влияят на баланса на системата Th17/Tregs, измествайки този баланс в полза на имуносупресивните Tregs.

3.6. Кинуренини и IL-2 сигнализиране

CD4 плюс Т-клетките на паметта са критични за осигуряване на дълготрайна имунна защита и тяхното изчерпване е свързано с постоянно възпаление. Оцеляването на CD4 плюс Т клетките на паметта зависи от сигналите, осигурени от цитокините на рецептора на веригата, като IL-2 [209]. Dagenais-Lussier и колеги [210] показаха, че повишеното производство на KYN корелира с дефектното IL-2 сигнализиране в паметта CD4 плюс Т клетки от HIV-инфектирани субекти, което води до тяхната Fas-медиирана апоптоза. Третирането на CD4 плюс Т клетки на паметта с физиологичната концентрация на KYN (5 µM) in vitro инхибира IL-2 сигнализиране чрез механизма, свързан с производството на ROS [210].

Като цяло, представените тук данни показват, че активирането на IDO1 може да трансформира функцията на APC и да преобразува функцията на локалните Т клетки от имуногенна в толерогенна. Въпреки това, KP ензимите след IDO1 могат също да инициират толерогенеза от DCs независимо от лишаването от TRP. Паракринното производство на кинуренини може да бъде един механизъм, използван от IDO1-компетентни клетки за преобразуване на DC, лишени от този функционален ензим, в толерогенен фенотип в богата на IFN- - среда [211]. От друга страна, някои проучвания идентифицираха IDO1-специфични CD4 плюс и CD8 плюс Т клетки както при здрави хора, така и при пациенти с рак, които са в състояние да отстранят IDO1-експресиращи клетки, включително IDO1- положителни DC и туморни клетки. Този анти-IDO1 имунен отговор вероятно представлява контрарегулаторен механизъм, насочен към ограничаване на IDO1-медиираната имунна супресия за подсилване на антиген-специфичния имунен отговор [212–214].

3.7. IDO1 и В клетки

Докато по-голямата част от литературата се фокусира върху изследване на потискащите ефекти на IDO1, свързани с Т клетките, няколко проучвания оценяват ролята на IDO1 в отговора на В клетките. Основната функция на В-клетките е производството на антитела. Въпреки това е идентифицирана субпопулация от В клетки, които регулират имунните отговори независимо от производството на антитела [215]. Тези клетки, наречени регулаторни В лимфоцити (Bregs), са открити въз основа на тяхната способност да инхибират ефекторните имунни процеси [216] чрез механизъм, базиран на IL-10-, който е отговорен за понижаване на възпалението [217]. Освен производството на IL-10, имаше някои предположения, че част от този имуносупресивен ефект на Bregs зависи от взаимодействията с други регулаторни клетъчни линии; те могат да потиснат диференциацията на Th1 и Th17 и да упражняват директен инхибиторен ефект върху представянето на антиген от DCs, докато индуцират диференциация на Tregs [218].

През 2009 г. Скот и др. [219] наблюдават, че фармакологичното инхибиране на активността на IDO1 има неочакваната последица от облекчаване на симптомите на артрит в модела на ревматоиден артрит при мишки. Това намаляване на симптомите на артрит е резултат от намален автореактивен В-клетъчен отговор, отразяващ се като намалени титри на автоантитела, докато не е открита разлика в процента на Tregs, нито в нивата на Th1/Th2/Th17 цитокините. Обратно, цитокините, свързани с възпаление, като MCP-1, IL-6 и IL-10, са намалени при тези мишки. Това проучване демонстрира, че IDO1 играе активираща роля при установяването на автореактивния В-клетъчен профил в началото на автоимунния отговор, което показва неговата неоценена преди това роля в стимулирането на В-клетъчната функция. Това откритие предполага, че IDO1 не е просто имуносупресивен, а по-скоро играе по-сложна роля в модулирането на възпалителните реакции, особено управлявани от автореактивни В клетки.

Година по-късно Vinay et al. [220] демонстрира съществуването на субпопулация от миши В лимфоцити, в която IDO1/IDO2 се индуцира на ниво иРНК при стимулиране с CTLA-4 имуноглобулин, но нито експресията на протеин, нито ензимната активност са оценени в това изследване. CTLA-4 е централен инхибиторен регулатор на пролиферацията и експанзията на Т клетките и пътят на CTLA-4 чрез лигиране към CD80 и CD86 на APCs може да регулира експресията на Foxp3, индуцирана от TGF-, което води до индукция на Tregs [221]. Освен това, CTLA-4 ангажирането на B7 лиганди върху DC, чрез индукция на IDO1, може да включва поддържане на периферна толерантност [83]. Godin-Ethier и колегите [222] потвърдиха, че както IDO1/IDO2 гените, така и IDO протеинът могат да бъдат регулирани нагоре в човешки В лимфоцити в отговор на Т клетъчни сигнали; въпреки това, те съобщават само за слаба/липсваща ензимна активност от тези IDO-експресиращи клетки, заключавайки, че IDO може да не е контрарегулаторен механизъм, използван от В-лимфоцитите за понижаване на имунния отговор.

За разлика от Godin-Ethier et al. [222], Nouël и колеги [65] разкриват нов регулаторен път в В клетките, медииран от оста TGF-/IDO1 по CTLA-4-зависим начин. Те показаха за първи път, че индуцираните от CTLA-4 В-клетки могат да произвеждат IDO1 и да станат ефективни индуцирани регулаторни В-клетки (regs), които успяха да генерират Tregs, Tr1 и Th3 клетки, когато бяха съвместно култивирани с Т клетки, докато те потискат индукцията на Th1 клетки. Тези автори също показаха, че оста TGF / IDO1 играе важна роля в медиирането на трайни регулаторни функции в В клетките, което показва нови перспективи за бъдещо управление на автоимунни заболявания [65]. Забелязано е също, че IL-21 може да индуцира Breg фенотип в човешки В клетки, което е свързано с експресията на имунорегулаторни молекули: гранзим B, IL-10 и IDO1, и че гранзим B -зависимото разграждане на зета-веригата на комплекса TCR може да потисне пролиферацията на Т-клетките [223]. По подобен начин мезенхимните стромални клетки могат да стимулират оцеляването и пролиферацията на Bregs и IDO1 частично участва в този ефект [224]. Пайпър и др. [225] идентифицира AhR като важен фактор за транскрипционната регулация на диференциацията и функцията на IL-10-продуциращи Bregs. Те показаха, че мишките с дефицит на AhR в Bregs развиват обострен артрит, свързан със значително намаляване на IL-10-произвеждащите Bregs, както и Tregs, и показват увеличение на подгрупите Th1 и Th17 клетки в сравнение с мишки, които имат достатъчно AhR-Bregs .

Неотдавнашните in vivo проучвания, проведени върху моделите на автоимунитет, предполагат, че IDO2 може да играе различна от IDO1 роля в В-клетъчно-медиирания автоимунитет. Доказано е, че IDO2 може да бъде провъзпалителна молекула, допринасяща за автореактивни В-клетъчни отговори. Тази патогенна функция на IDO2 е описана от Merlo и колеги в KRN модела на автоимунен артрит [226] и индуциран от колаген артрит [227]. IDO2 нокаут мишки показват намалено възпаление на ставите, намаляване на автореактивните В клетки и по-ниски нива на патогенни автоантитела в сравнение с мишки от див тип, което показва патогенна IDO2 функция при автоимунитет, медииран от автоантитела [226]. Прилагането на IDO2-специфични автоантитела облекчава артрита в два независими предклинични модела на артрит, намалявайки автореактивното Т и В клетъчно активиране [227]. По същия начин антиIDO2 3ДНК формулировката облекчава артрита в предклиничен модел [228]. Неотдавнашното проучване на този екип, използващо двойни IDO1/IDO2 нокаут мишки, разкрива контрастиращи роли на IDO1 и IDO2 в имунитета: IDO1 медиира Т-клетъчните супресивни ефекти (вероятно чрез производство на KYN), докато IDO2, който практически не произвежда KYN, работи директно в B клетки като провъзпалителен медиатор на автоимунни процеси. По този начин, IDO2 изглежда е доминиращият играч в патогенния автоантитела-медииран автоимунитет чрез IDO1-независим механизъм [229].

4. Ролята на активирането на IDO1 и KP при автоимунологични ендокринопатии

4.1. T1DM — автоимунно заболяване с неясна патофизиология

T1DM е автоимунно разстройство, което е резултат от разрушаване на имунния толеранс, което води до селективно унищожаване на -клетки в панкреаса и нарушения в секрецията на инсулин с последващо тежко увреждане на гликемичния контрол. В асимптомната предклинична фаза се осъществява притокът на имунни клетки към Лангерхансовите острови на панкреаса и този процес предшества хипергликемията и началото на заболяването. Обстоятелствата, предизвикващи тази имунна промяна обаче, все още са слабо обяснени [3,9,230].

Класическата хипотеза за развитието на T1DM е, че при индивиди с генетично предразположение, активирането на имунната система (медиирано от Т-клетките автоимунно заболяване) от един или множество задействания от околната среда води до разрушаване на клетките на панкреаса [231]. Откриването на автоантитела на панкреатични островни клетки, насочени срещу различни автоантигени [11], представлява силен аргумент, че специфичните за клетките протеини и пептиди са били насочени от имунната система [232]. В съгласие с тази хипотеза периферната имунна регулация изглежда дефектна при пациенти с T1DM и смущаващото кръстосано взаимодействие между клетките на адаптивния и вродения имунитет може да ускори или забави развитието на T1DM [24]. Въпреки това, имунобазираните терапии при субекти с висок риск от развитие на T1DM забавят прогресията до явното заболяване, но не предотвратяват появата на T1DM [233].

Данните от скорошни проучвания посочиха ролята на -клетките като ключов фактор за T1DM. Анормалните панкреатични клетки могат да повлияят на нормалната функция на имунната система по такъв начин, че тя ще трябва да изчисти тези дисфункционални клетки. Няколко наскоро извършени проучвания изглежда подкрепят тази теория, например по-малките обеми на панкреаса при лица с риск от T1DM [234]. Индукцията на стрес на ендоплазмения ретикулум е призната като основен фактор, допринасящ за дисфункцията на -клетъчните клетки в ранния стадий на T1DM [235] и е довела до формулирането на алтернативна "хипотеза, центрирана върху -клетъчните клетки" [236]. Според тази теория, след като -клетката е атакувана, се образува възпалителна среда, която изглежда благоприятства освобождаването на допълнителни провъзпалителни цитокини и хемокини от -клетките, привличайки повече имунни клетки. При възпалително състояние -клетките са изложени на по-висока експозиция на човешки левкоцитен антиген (HLA) клас I молекули, създавайки допълнителна сигнализация за остатъчни цитотоксични CD8 плюс Т клетки, чиято честота е повишена в панкреата на пациенти с T1DM в сравнение с тези на здрави контроли [ 237].

Tregs, които имат важна роля в потискането на тези автореактивни Т клетки в здравословни условия, показват намален супресивен капацитет при пациенти с T1DM [238], което предполага, че недостатъчната имунна регулация може да бъде причина за засилен автоимунен отговор, упражняван от автореактивни Т клетки. Тази теория се подкрепя от факта, че пациенти с рак, лекувани с инхибитори на имунната контролна точка за засилен имунен отговор и намалена имуносупресия, са изложени на риск от развитие на T1DM поради загуба на имунна регулация, съчетана с активиране на имунен отговор срещу туморната тъкан [239]. ]. По-скорошното проучване на Li et al. [240] установяват, че -клетките могат активно да участват в развитието на T1DM. При стресови условия, -клетките произвеждат неоантигени и могат да регулират експресията на MHC I/II и костимулиращи молекули, които обикновено се показват от професионалните APC. Тази подгрупа от APC-подобни -клетки работи заедно с pDC на клетъчно ниво, за да активира CD4 плюс и CD8 плюс Т клетки, инициирайки ранни автоимунни отговори, водещи до развитие на T1DM. Тази гледна точка, според теорията на Roep et al. [236], преразгледаха класическата хипотеза за развитието на T1DM, която приема, че -клетките са само пасивни участници по време на началото на T1DM.

Комбинацията от тези две теории е постулирана от Peters et al. [241], които вярват, че T1DM вероятно е резултат от сложна мрежа от дисфункции както в клетките, така и в имунната система, с дефекти както във вродения, така и в адаптивния имунитет

4.2. IDO1 и T1DM

Въпреки че нарушен IDO1-медииран TRP метаболизъм е наблюдаван при различни автоимунни заболявания [28], досега няма много данни в наличната литература относно ролята на IDO1 и активирането на KP при автоимунологични ендокринопатии.

Сред известните ендокринопатии, T1DM е автоимунно заболяване, при което значението на активирането на IDO1 е сравнително добре описано. Като цяло, IDO1 е признат за регулатор на имунитета - той не само произвежда имунорегулаторни кинуренини, но също така действа като сигнално-трансдуцираща молекула, насърчавайки имунотолерантност при патофизиологични състояния [242,243]. Независимо от това, възпалителното състояние, което характеризира предклиничната фаза на T1DM, може да повлияе на експресията и активността на IDO1 протеин, нарушавайки ролята му в имунния толеранс на панкреаса.\

Предклиничните проучвания в областта на T1DM се провеждат в различни експериментални условия, като се използват модели на мишки без диабет (NOD). Моделът е описан като прототипен модел на автоимунен диабет, който прилича на протичането на T1DM при хора [244]. Голяма част от женските мишки обикновено умират от диабет тип 1, което отразява началото на тежък инсулит на възраст около 4 седмици, което е свързано с Т-клетъчно медиирано разрушаване на клетките на панкреаса. Предразположението на NOD мишките да развият автоимунитет е резултат от дефекти както в периферните, така и в централните механизми на толерантност [245]. Описани са няколко аномалии при тези животни, като анормална функция на APC [246], натрупване на лимфоцити около Лангерхансовите острови [247] или генериране и функция на Tregs в периферията [248]. Данните, получени от този спонтанен модел на диабет, показват, че моноцитите, макрофагите и pDC играят ключова роля в развитието на това заболяване [249].

Използвайки NOD мишки по време на преддиабетната фаза, Grohmann et al. [250,251] наблюдават, че IFN- не успява да индуцира толериращи свойства в техните DC. Този ефект се свързва с ниска активност на IDO1 и нарушен катаболизъм на TRP чрез преходно блокиране на STAT1 пътя на вътреклетъчното сигнализиране от IFN-, причинено от производството на пероксинитрит. Използването на инхибитор на пероксинитрит възстановява както подходящия TRP катаболизъм, така и толерантността при тези мишки. Имаше първите съобщения за експериментален диабет, свързан с дефектна имунотолерантност с нарушен катаболизъм на TRP.

Подобно наблюдение беше направено от Фаларино и колеги [252], които използваха CTLA-4, друг индуктор на IDO1. Впоследствие Hosseini-Tabatabaei et al. [253] изясни това явление, показвайки, че дефектният метаболизъм на TRP може да се дължи на нарушената способност на IFN- да индуцира IDO1 експресия както в DC, така и във фибробластите на тези животни чрез механизъм, свързан с дефектно STAT1 фосфорилиране в IDO1 сигналния път. Защитната роля на IDO1 в развитието на автоимунен диабет също беше потвърдена в индуциран от стрептозоцин модел на диабет. Фаларино и др. [254] идентифицира IDO1 като критичен Toll-подобен рецептор 9 (TLR9) ефектор надолу по веригата в регулирането на автоимунитета. При животни с диабет, прогресията на заболяването е придружена от повишена регулация на IDO1 в панкреатичните лимфни възли и е влошена от in vivo приложение на IDO1 инхибитор. Обратно, сигнализирането чрез TLR9 индуцира експресия на IDO1 в DCs на далака и отслабва заболяването по IDO1-зависим начин. Въпреки това, мишките с дефицит на TLR9- развиват тежка форма на заболяването, придружено от липса на индукция на IDO1 в панкреатичните лимфни възли [254].

Показано е, че маневрите, способни да запазят адекватни нива на IDO1 в NOD мишки, възстановяват автоантиген-специфичната толерогенеза от DC in vivo. Pallotta и др. [255] демонстрира, че повишената регулация на експресията на IDO1 и ензимната функция в pDC на NOD мишки може да възстанови тяхната функция, което води до намалено производство на провъзпалителни цитокини и потискане на представянето на -клетъчни автоантигени in vivo. Прилагането на протеазомен инхибитор - бортезомиб - на преддиабетни NOD мишки причинява предотвратяване на появата на диабет чрез механизъм, свързан с възстановяването на експресията на IDO1 в pDCs от тези животни и повторно инсталиране на имунна толерантност към панкреатичен автоантиген [256]. По същия начин, използването на дермални фибробласти със стабилна IDO1 експресия като клетъчна терапия при NOD мишки от Zhang et al. [257] доведе до повишаване на плазмените нива на KYN и имаше защитно влияние върху островните клетки, което беше защитено от токсичност, предизвикана както от автореактивни Т клетки, така и от провъзпалителни цитокини. Освен това, те успешно инхибират CD8 плюс Т клетки и Th17 клетки, както и повишени Tregs в различни органи на NOD мишки. Инжекциите с по-висока доза от IDO1-експресиращи фибробласти успяха да възстановят нормогликемията при висок процент от мишки NOD. Нещо повече, трансплантацията на островчета, експресиращи IDO1-, може да удължи оцеляването на присадения остров и тази защита се приписва на локалната модулация на катаболизма на TRP [258,259].

Фаларино и др. [260] имплантира перитонеално клетки на Sertoli, които осигуряват локална имунологична защита в NOD мишки, и наблюдава превенцията и реверсията на диабета и нормализирането на гликемията при тези животни. Този ефект се свързва с възстановяването на системния имунен толеранс и зависи от ефективния метаболизъм на TRP в ксенотрансплантатите, повишената TGF-секреция, последвана от автоантиген-специфична диференциация на Tregs и възстановяване на функцията на клетките в реципиентите с диабет. Прилагането на човешки хорионгонадотропин, ключов хормон на бременността на NOD мишки, инхибира активирането на диабетогенни CD4 плюс и CD8 плюс Т-клетки in vitro и прогресията на T1DM in vivo чрез регулиране на експресията на IDO1 в DC [261]. В скорошно проучване Lemos et al. [262] използваха ДНК наночастици, които активират сигналния адаптерен стимулатор на интерферонови гени (STING) и демонстрираха, че такива лечения повишават IDO1 активността, която регулира имунитета на Т клетките в далака, панкреаса и панкреатичните лимфни възли на NOD мишки. Освен това, това лечение забавя началото на T1DM и намалява честотата на T1D, когато се прилага преди началото на заболяването. Това проучване също така разкрива, че NOD мишките притежават STING полиморфизъм, който може да е отчасти отговорен за недостатъчната експресия на интерферон и индукцията на IDO1.

От друга страна, появяващите се доказателства подкрепят, че разрушаването на клетките, причинено от автоимунни реакции, може да бъде коригирано чрез AhR сигнализиране. В скорошния изчерпателен преглед, Yue et al. [263] описват потенциалното значение на активирането на AhR в патогенезата на T1DM, представяйки неговите регулаторни механизми в различни видове имунни клетки. Активирането на AhR от неговите лиганди не само модулира развитието и функционалността на имуносупресивните клетки, но също така намалява експресията на провъзпалителни цитокини и по този начин отслабва автоимунните отговори по време на развитието на T1DM. Въпреки това, предразположените към T1DM мишки NOD показват намалена активност на AhR [264], което създава необходимостта от търсене на нови, безопасни съединения, които биха могли да активират AhR и да се борят с автоимунните реакции.

В обобщение, всички тези резултати предполагат, че при предразположени към T1DM NOD мишки е налице недостатъчност в оста IFN- /IDO1/AhR, следователно всякакви опити за подсилване на тази ос в подходящи клетки на имунната система могат да бъдат един от начините за предотвратяване на T1DM в този модел, чрез възстановяване на имунотолерантността към панкреатичните автоантигени.

Използвани са ефективни стратегии за имунологично потискане за защита срещу появата на T1DM. За тази цел бяха разработени химерни ваксини, които свързват имуностимулиращи молекули с автоантигени, за да подобрят ефикасността на ваксината. Свързването на В-субедицата на холерния токсин с диабетния автоантиген проинсулин генерира слят протеин, който е в състояние да защити срещу T1DM [265–267]. Оралната имунизация с тази ваксина ефективно потиска разрушаването на клетките и клиничния диабет при възрастни NOD мишки [265,267]. Освен това, индуцираната от ваксина IDO1 експресия в DCs се свързва с индуцирането на имунологична толерантност [266,268]. Сравними резултати са получени от екипа на Ghazarian et al. [269], които показаха, че активирането на инвариантни естествени Т-клетки убийци (iNKT) по време на инфекция, причинена от панкреатичен ентеровирус — Coxsackievirus B4 — в подгрупа от проинсулин 2-NOD мишки може да предотврати развитието на диабет. Те наблюдават, че по време на появата на диабет при тези мишки е настъпила инфилтрация на панкреатичните острови от възпалителни макрофаги, произвеждащи високи нива на провъзпалителни цитокини (IL-6, IL-1, TNF-), което е свързано с активирането на Т клетки, произвеждащи анти-островни автоантитела.

Въпреки че самата вирусна инфекция ускори развитието на диабета, присъствието на стимулирани iNKT клетки през това време накара инфилтрираните макрофаги да експресират няколко потискащи ензима, сред които IDO1 беше достатъчен, за да инхибира анти-островния Т клетъчен отговор и да предотврати T1DM. Това проучване предполага, че IFN-, силният активатор на експресията на IDO1, може да играе защитна или вредна роля в развитието на диабета. Силното освобождаване на IFN-рано след вирусна инфекция регулира експресията на IDO1, за да регулира надолу индуцираното от вируса възпаление. Въпреки това, ако по това време iNKT клетките са неактивни, производството на провъзпалителни цитокини може да увеличи набирането и активирането на патогенни Т клетки, произвеждащи IFN-. При тези условия IDO1 вече не се експресира в панкреаса и производството на IFN ще доведе до разрушаване на клетките [269].

Друга стратегия, използвана за противодействие на развитието на T1DM, е модулирането на чревната микробиота. Dolpady и др. [270] прилага орално пробиотик, обогатен с Lactobacillaceae, на NOD мишки и показва, че модификацията на чревната микробиота инхибира експресията на IL-1, като същевременно повишава освобождаването на IDO1 и IL-33 от инфламазомата. Тези модификации на чревната микросреда насърчават диференциацията на толерогенните DCs с едновременно намаляване на Th1 и Th17 клетъчната експанзия в чревната лигавица и в панкреатичните лимфни възли. Тези резултати посочиха нова терапевтична възможност използването на пробиотици за противодействие на автоимунитета и предотвратяване на T1DM.

Наблюденията, направени върху животински модели, са потвърдени по време на клинични проучвания при пациенти с T1DM. Известно е, че при хората експресията и активността на IDO1 показват относително голяма междуиндивидуална вариабилност, често в резултат на единични нуклеотидни полиморфизми (SNP) в ензимния ген, особено при патологични състояния [271,272]. Орабона и др. [273] откриват, че при деца с T1DM експресията на IDO1 и нивата на протеин са много ниски или липсват в периферните кръвни мононуклеарни клетки (PBMC) в отговор на IFN-. IDO1 дефектът корелира с по-висока експресия на IL-6 рецептор и децата с SNPs в IDO1 са изложени на повишен риск от развитие на T1DM. При пациенти с T1DM, споделящи такъв общ IDO1 хаплотип, инкубацията на PBMCs in vitro с тоцилизумаб, хуманизирано антитяло, което блокира IL-6 рецептора, спасява активността на IDO1. В същото проучване, лечението на NOD мишки с тоцилизумаб нормализира гликемията чрез IDO1-зависими механизми. По този начин, функционалните SNP на IDO1 са свързани с дефектен TRP катаболизъм в човешки T1DM и терапевтичният ефект на тоцилизумаб изисква интактна експресия на IDO1. Anquetil и др. [274] също съобщават за недостатъчна експресия на IDO1 в човешки клетки на пациенти с T1DM в сравнение със здрави контроли. Експресията на IDO1 присъства главно в инсулин-продуциращите клетки и почти липсва в инсулин-дефицитните островчета в човешката панкреатична тъкан, особено при пациенти с множество автоантитела срещу - клетки. Освен това, прогресивна загуба на експресия на IDO1 се наблюдава по време на T1DM, със значителен спад на IDO1 във време, точно предхождащо разрушаването на клетките [274]. Зосо и др. [275] описват и характеризират популация от човешки MDSCs, наречени фиброцитни MDSCs, които транскрипционно лежат между DCs, макрофаги и фиброцити. Тази подгрупа MDSC насърчава диференциацията на Tregs от наивни CD4 плюс Т клетки и индуцира нормогликемия в ксеногенен миши модел на T1DM. За да упражнят своята силна протолерогенна функция, фиброцистичните MDSC изискват директен контакт с активирани Т клетки, което води до експресия и секреция на IDO1.

В моноцити и pDC, получени от периферна кръв на пациенти с T1DM, Badal и колеги [276] наблюдават намалена експресия на IDO1, което свидетелства, че тези клетки имат намален толерогенен капацитет в сравнение с техните нормални здрави двойници. Обратно, pDCs от същата тази T1DM група показаха значително по-висока честота на pDCs, експресиращи IFN- отколкото здрави контроли, докато моноцитите имаха сравнима с контролната честота на IFN- -експресиращи клетки. Интересно е, че след in vitro стимулация със собствена ДНК от мъртви -клетки и антимикробни пептидни LL37 (DNA-LL37) комплекси, както моноцитите, така и pDCs от пациенти с T1DM демонстрират по-висока експресия на IFN. Освен това, постстимулиращата способност за представяне на антиген и костимулиращата способност на тези клетки е по-висока в групата с T1DM, отколкото в контролите, и при кокултивиране те успяват да активират автоложни CD4 плюс Т клетки и да индуцират апоптоза на култивирани клетки. Тези резултати подкрепят неоспоримата роля на нарушен баланс между клетките, принадлежащи към вродената имунна система, което може да включва както имунотолерантност чрез експресията на IDO1, така и може да бъде изкривена към провъзпалителния фенотип чрез експресията на IFN- при определени обстоятелства.

Като се вземат предвид всички тези данни от животински модели и проучвания при хора, изглежда, че възстановяването на IDO1 имунорегулаторните механизми може да бъде клинично полезно при пациенти с T1DM.

4.3. IDO1 и автоимунен тиреоидит

Болестта на Хашимото и болестта на Грейвс са най-честите и изключително различни форми на автоимунен тиреоидит, които водят съответно до смърт или хиперфункция на тироцитите [4]. Досега съществуват само няколко проучвания, в които е изследвана ролята на IDO1 в появата на тези заболявания.

При пациенти с GD, съотношението на серумния KYN към TRP, както и експресията на IDO1 в В клетки и DCs, са повишени в сравнение със здрави индивиди. CD4 плюс Т клетки, получени от пациенти с GD, имат повишена експресия на триптофанил-tRNA синтетаза (TTS) и тяхната пролиферация не е инхибирана в присъствието на IDO1-експресиращи DC. Обратно, CD4 плюс Т клетките, получени от здрави контроли, имат ниска TTS експресия и тяхната пролиферация е инхибирана при подобни условия [277]. Тъй като TTS може функционално да антагонизира IDO1-медиираната имуносупресия чрез образуване на TRP резервоар, авторите заключават, че повишената TTS експресия в CD4 плюс Т клетки може да предотврати IDO1-медиирана имуносупресия, свързвайки нарушения метаболизъм на TRP с включен патогенен механизъм в развитието на GD. Въпреки това, в друго проучване, по-ниско съотношение KYN към TRP и значително увеличение на нивата на TRP са открити в серуми от пациенти с HT и GD в сравнение със съответстващите контроли [278]. Пациентите, главно тези с тежко заболяване, показват намален брой периферни pDCs и дефектна експресия на няколко имунорегулаторни молекули, включително IDO1 от тези клетки. Докато повече pDCs и намалена експресия на регулаторни молекули са открити в тъканта на щитовидната жлеза от тези пациенти. Тези данни предполагат, че анормалната пропорция и фенотип на pDC могат да допринесат за патогенезата на автоимунния тиреоидит.

Интересно е, че симптомите на GD, подобно на други автоимунни заболявания, значително се подобряват по време на бременност и се появяват отново след раждането, тъй като синцитиотрофобластите на плацентата могат да синтезират имунологично активните молекули, включително IDO1, които потискат имунните отговори. Обратно, не се наблюдава клинична промяна в HT по време на бременност, въпреки че дозата на левотироксин трябва да се увеличи по време на бременността, подобно при всички форми на хипотиреоидизъм [279].

Копола и др. [280] оценяват in vitro способността на човешки фибробластоподобни лимбални стволови клетки, имуно-привилегирован фенотип, да упражняват имуномодулация върху PBMCs от жени с ХТ пациенти и здрави контроли. След излагане на Th1 цитокини, тези клетки експресират различни цитокини, включително IDO1, поддържайки своя отрицателен фенотип за МНС клас II и костимулиращи молекули. По време на съвместното култивиране тези клетки потискат пролиферацията в здрави активирани PBMCs, докато Th дисбалансът на автореактивни Т клетки от пациенти с ХТ е напълно възстановен. Тези резултати показват неподходящото активиране на автореактивни Т-лимфоцити във възпалителната среда, генерирана в HT, и предполагат, че създаването на толерогенна среда може да обърне прогресията на заболяването.

Експериментален автоимунен тиреоидит (EAT) е изследван с помощта на мишка, наречена NOD-H2h4 модел, който се развива спонтанно. Тези животни загубиха спонтанното развитие на диабет, но придобиха тиреоидит. Автоимунният тиреоидит при тези мишки е Т-клетъчно медиирано автоимунно заболяване, което разрушава тиреоидните фоликули [281].

Доказано е, че блокадата на CTLA-4 влошава автоимунния тиреоидит при мишки NOD-H2h4 и индуцира силна експресия на IDO1 в щитовидните жлези на мишките и периферните APC. Освен това, засилената експресия на IDO1 също се наблюдава в щитовидната жлеза на пациенти с метастатичен меланом, които са получили лечение с CTLA-4 блокиращо антитяло. Авторите интерпретират това увеличение на IDO1 като контрарегулаторен механизъм, предпазващ от прекомерно възпаление, предизвикано от блокадата на CTLA-4. По подобен начин, мишките NOD-H2h4 развиват атенюирана форма на тиреоидит, когато са инжектирани с аденовирус, експресиращ IDO1 директно в щитовидната жлеза след началото на добавянето на йод в питейната вода. Локалната експресия на тази имунорегулаторна молекула ефективно защитава щитовидната жлеза от автоимунни атаки, но не влияе върху системния имунитет [282]. Наскоро Qiu et al. [283] документира ролята на IDO1-индуцираната експанзия на Tregs при Prunella vulgaris-медиирано отслабване на експериментален автоимунен тиреоидит при плъхове. Те показаха, че прилагането на това билково съединение индуцира IDO1 иРНК и експресия на протеини в далака и червата, повишава съотношението KYN/TRP в серума и производството на IL-10 и TGF- и насърчава разширяването на Tregs на далака. Интересното е, че нивата на IDO1 mRNA и съотношението KYN/TRP са сравними между здрави контроли и нетретирани плъхове с EAT. Както е обяснено от авторите, повишената експресия на IDO1 е компенсаторен механизъм, чрез който плъхове с EAT се опитват да намалят самоактивирания имунен отговор в началото на заболяването. Тези контрарегулаторни механизми вероятно са били изчерпани по време на разработването на EAT, което води до намаляване на експресията на IDO1 до нивото, открито при здрави животни.

В светлината на няколкото по-горе проучвания, изглежда, че локалната експресия на IDO1 може ефективно да защити щитовидната жлеза от автоимунни атаки. Тази хипотеза се подкрепя от проучване, проведено върху тъкан от карцином на щитовидната жлеза и клетъчни линии от карцином на щитовидната жлеза [284]. Експресията на IDO1 ген е по-висока в тъканта на карцинома на щитовидната жлеза в сравнение с нормалната щитовидна жлеза и е свързана с плътността на Foxp3 плюс Tregs в туморната микросреда. IDO1 също се експресира в клетъчни линии на човешки рак на щитовидната жлеза in vitro, а в клетъчна линия с най-висока експресия на IDO1, повишеното ниво на KYN също се открива в средата на клетъчната култура, което показва функционална IDO1 активност. Съвместното култивиране на тази клетъчна линия с активирани Т лимфоцити води до блокиране на пролиферацията на лимфоцити, докато диференциацията на Tregs се увеличава. Гореспоменатият имунорегулаторен ефект се медиира от разтворимия фактор - KYN.

Според нашите най-добри познания, в наличната литература, досега няма данни относно значението на IDO1-медиираната KP активация при появата и прогресирането на други автоимунни ендокринопатии, с изключение на проучването на Gupta et al. [285], демонстрирайки IDO1 реактивност в панкреатичните канали на пациенти с автоимунен панкреатит тип 2.

5. Заключения и бъдещи перспективи

Автоимунните заболявания обикновено са резултат от загуба на самопоносимост, което води до генериране на самореактивни лимфоцити и производство на автоантитела, които причиняват увреждане на тъканите. IDO1-медиираното активиране на KP се оказа важно за свързването на вродени и адаптивни имунни процеси, като инхибиране на Т-клетъчните отговори на антигенна стимулация, модулиране на APC функциите, генериране и поддържане на Treg супресорна активност и инхибиране на провъзпалителни производство на цитокини. По този начин манипулирането на оста IDO1/KYN/AhR изглежда обещаваща стратегия за лечение на редица хронични автоимунни заболявания, включително автоимунни ендокринопатии. Въпреки че повечето от проучванията, демонстриращи връзка между промените в метаболизма на TRP чрез KP и имунорегулацията, са проведени in vitro или върху експериментални животински модели, няколко от събраните данни показват, че те могат да бъдат прехвърлени на хора. Това отваря интересни възможности за терапевтични приложения на IDO1 индуктори в условия, при които механизмите на имунотолерантност се провалят, като автоимунни ендокринопатии. Самостоятелно или в комбинация с други вече съществуващи терапии, този подход може да създаде нова терапевтична комбинация, която ще включва няколко аспекта на патогенния процес, осигурявайки по-пълна защита и възможна превенция от началото на заболяването.

Авторски принос:

Концептуализация, АК; писане—изготвяне на оригинална чернова, АК; визуализация, АК; писане—преглед и редактиране, IK Всички автори са прочели и са съгласни с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране:

Това изследване не получи външно финансиране.

Изявление на институционалния съвет за преглед:

Не е приложимо.

Изявление за информирано съгласие:

Не е приложимо.

Декларация за наличност на данни:

Не е приложимо.

Конфликти на интереси:

Авторите декларират липса на конфликт на интереси.

Препратки

1. Уанг, Л.; Wang, FS; Gershwin, ME Човешки автоимунни заболявания: цялостна актуализация. J. Intern. Med. 2015, 278, 369–395. [CrossRef]

2. Rose, NR Прогноза и превенция на автоимунни заболявания през 21-ви век: Преглед и преглед. Am. J. Epidemiol. 2016, 183, 403–406. [CrossRef] [PubMed]

3. Руджери, РМ; Giuffrida, G.; Campennì, A. Автоимунни ендокринни заболявания. Мин. Ендокринол. 2018, 43, 305–322.

4. Антонели, А.; Ферари, SM; Корадо, А.; Ди Доменикантонио, А.; Fallahi, P. Автоимунни заболявания на щитовидната жлеза. Автоимунни. Rev. 2015, 14, 174–180. [CrossRef]

5. Ида, Масачузетс; Macharia, BN Автоимунни заболявания на щитовидната жлеза. ISRN Ендокринол. 2013, 2013, 509764. [CrossRef] [PubMed]

6. Смит, Ти Джей; Hegedüs, L. Болест на Грейвс. Н. англ. J. Med. 2016, 375, 1552–1565. [CrossRef]

7. Вайдя, Б.; Pearce, SH Диагностика и лечение на тиреотоксикоза. BMJ 2014, 349, g5128. [CrossRef] [PubMed]

8. Антонели, А.; Fallahi, P.; Елия, Г.; Рагуза, Ф.; Папаро, SR; Руфили, И.; Патрицио, А.; Гонела, Д.; Giusti, C.; Virili, C.; и др. Болест на Грейвс: Клинични прояви, имунна патогенеза (цитокини и хемокини) и терапия. Най-добра практика. Рез. Clin. Ендокринол. Metab. 2020, 34, 101388. [CrossRef] [PubMed]

9. Алтобели, Е.; Petrocelli, R.; Вероти, А.; Chiarelli, F.; Marziliano, C. Генетичните фактори и факторите на околната среда влияят върху появата на захарен диабет тип 1. Pediatr. Диабет 2016, 17, 559–566. [CrossRef]

10. Роджърс, MAM; Ким, С.; Банерджи, Т.; Lee, JM Колебания в честотата на диабет тип 1 в Съединените щати от 2001 до 2015 г.: надлъжно проучване. BMC Med. 2017, 15, 199. [CrossRef] [PubMed]

11. Krischer, JP; Lynch, KF; Schatz, DA; Илонен, Дж.; Lernmark, Å.; Hagopian, WA; Rewers, MJ; Тя, JX; Simell, OG; Toppari, J.; и др. 6-годишната честота на свързаните с диабета автоантитела при генетично изложени на риск деца: проучването TEDDY. Diabetologia 2015, 58, 980–987. [CrossRef]

12. Ziegler, AG; Rewers, M.; Simell, O.; Simell, T.; Lempainen, J.; Щек, А.; Winkler, C.; Илонен, Дж.; Вейола, Р.; Книп, М.; и др. Сероконверсия до множество островни автоантитела и риск от прогресия до диабет при деца. JAMA 2013, 309, 2473–2479. [CrossRef]

13. Insel, RA; Dunne, JL; Аткинсън, Масачузетс; Chiang, JL; Dabelea, D.; Готлиб, Пенсилвания; Грийнбаум, CJ; Herold, KC; Krischer, JP; Lernmark, Å.; и др. Стадиране на пресимптоматичен диабет тип 1: Научно становище на JDRF, Ендокринното общество и Американската диабетна асоциация. Грижа за диабета 2015, 38, 1964–1974. [CrossRef]

14. Husebye, ES; Андерсън, MS; Kämpe, O. Автоимунни полиендокринни синдроми. Н. англ. J. Med. 2018, 378, 1132–1141. [CrossRef]

15. Cutolo, M. Автоимунни полиендокринни синдроми. Автоимунни. Rev. 2014, 13, 85–89. [CrossRef] [PubMed]

16. Бен-Сковронек, И.; Михалчик, А.; Пиекарски, Р.; Wysocka-Łukasik, B.; Banecka, B. Тип III полигландуларни автоимунни синдроми при деца със захарен диабет тип 1. Ан. Agric. Environ. Med. 2013, 20, 140–146. [PubMed]

17. Betterle, C.; Пресото, Ф.; Furmaniak, J. Епидемиология, патогенеза и диагностика на болестта на Адисън при възрастни. J. Endocrinol. разследване. 2019, 42, 1407–1433. [CrossRef] [PubMed]

18. Хемър, Б.; Kerschensteiner, M.; Korn, T. Роля на вродените и адаптивни имунни отговори в хода на множествената склероза. Lancet Neurol. 2015, 14, 406–419. [CrossRef]

19. Schön, MP Адаптивен и вроден имунитет при псориазис и други възпалителни заболявания. Отпред. Immunol. 2019, 10, 1764. [CrossRef]

20. Пан, Л.; Лу, MP; Wang, JH; Xu, М.; Yang, SR Имунологична патогенеза и лечение на системен лупус еритематозус. World J. Pediatr. 2020, 16, 19–30. [CrossRef]

21. Джанчеки, Е.; Делфино, DV; Fierabracci, A. NK клетки при автоимунни заболявания: Свързване на вродени и адаптивни имунни отговори. Автоимунни. Rev. 2018, 17, 142–154. [CrossRef]

22. Wahren-Herlenius, М.; Dörner, T. Имунопатогенни механизми на системно автоимунно заболяване. Lancet 2013, 382, ​​819–831. [CrossRef]

23. Ферари, SM; Fallahi, P.; Елия, Г.; Рагуза, Ф.; Руфили, И.; Папаро, SR; Антонели, А. Автоимунни заболявания на щитовидната жлеза и рак. Семин. Cancer Biol. 2020 г., 64, 135–146. [CrossRef] [PubMed]

24. Сън, Л.; Xi, S.; Той, Г.; Li, Z.; Ганг, X.; Sun, C.; Guo, W.; Wang, G. Two to Tango: Диалог между адаптивен и вроден имунитет при диабет тип 1. J. Diabetes Res. 2020, 2020, 4106518. [CrossRef] [PubMed]

25. Routy, JP; Рути, Б.; Грациани, GM; Mehraj, V. Кинурениновият път е нож с две остриета в имуно-привилегировани сайтове и рак: Последици за имунотерапията. Вътр. J. Tryptophan Res. 2016, 9, 67–77. [CrossRef] [PubMed]

26. Гонзалес, А.; Варо, Н.; Алегре, Е.; Диас, А.; Melero, I. Имуносупресия, насочена през кинурениновия път: биохимичен и патофизиологичен подход. адв. Clin. Chem. 2008, 45, 155–197.

27. Sorgdrager, FJH; Naudé, PJW; Кема, И.П.; Nollen, EA; Deyn, PP Метаболизъм на триптофан при възпаление: от биомаркер до терапевтична цел. Отпред. Immunol. 2019, 10, 2565. [CrossRef]

28. Манди, Й.; Vécsei, L. Кинурениновата система и имунорегулацията. J. Neural. трансм. 2012, 119, 197–209. [CrossRef]

29. Бо, Л.; Guojun, T.; Li, G. Разширена невроимуномодулационна ос: sCD83-индолеамин 2,3-диоксигеназа-кинуренинов път и актуализации на кинурениновия път при неврологични заболявания. Отпред. Immunol. 2018, 9, 1363. [CrossRef]

30. Монданели, Г.; Iacono, A.; Карвальо, А.; Orabona, C.; Volpi, C.; Pallotta, MT; Matino, D.; Еспозито, С.; Grohmann, U. Аминокиселинен метаболизъм като лекарствена цел при автоимунни заболявания. Автоимунни. Rev. 2019, 18, 334–348. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com