Ролята на бъбречно-резидентния ILC2 при бъбречно възпаление и фиброза
Feb 20, 2022
Вродените лимфоидни клетки (ILCs) са наскоро открита лимфоцитна популация с висок капацитет за производство на цитокини. Тип-2 ILCs (ILC2s) са най-изследваните и те упражняват бърз тип-2 имунен отговор за елиминиране на хелминтни инфекции. Масивното и устойчиво активиране на ILC2 предизвиква алергично възпаление на тъканите, така че е важно да се поддържа правилна активност на ILC2 за имунната хомеостаза. ILC2-активиращият цитокин IL-33 се освобождава от епителните клетки при тъканно увреждане и се регулира нагоре в различнизаболяване на бъбрецитемодели мишки и инзаболяване на бъбрецитепациенти. различнибъбречни заболяванияв крайна сметка води до бъбречна фиброза, която е често срещан път, водещ до краен стадий на бъбречно заболяване и е хроничнозаболяване на бъбрецитесимптом. Прогресията на бъбречната фиброза се влияе от вродената имунна система, включително резидентни в бъбреците ILC2; обаче, ролите на ILC2s в бъбречната фиброза не са добре разбрани. В този преглед ние обобщаваме бъбречната ILC2 функция и характеризиране в различнибъбречни заболяванияи подчертават известните и потенциални приноси на ILC2 забъбрекфиброза.
Ключови думи:ILC2, бъбречна фиброза, ХБН - хронично бъбречно заболяване, ILCreg, IL-33
ВЪВЕДЕНИЕ Бъбрекфиброзата е критично състояние, водещо добъбрекдисфункция и е обща характеристика на хроничниябъбречни заболявания(ХБН), които се увеличават по света (1). Основният клиничен проблем при прогресирането на бъбречната фиброза е загубата набъбречна функция, което изисква диализа илитрансплантация на бъбрекпри краен стадий на бъбречно заболяване (ESRD) (2).Травми на бъбреците, като остърувреждане на бъбреците(AKI) или гломерулонефрит, допринасят за прогресирането набъбрек fиброза и ХБН патология. Факторите на околната среда, включително метаболитен синдром, диабет и хипертония, също са рискови фактори за възникване и прогресиране на бъбречно заболяване. Наскоро континуумът AKI към CKD беше признат за клиничен проблем, който допринася за фиброза (3). Следователно установяването на терапии за бъбречна фиброза ще подобри качеството на живот не само зазаболяване на бъбрецитепациенти, но и за различни пациенти с тъканна фиброза.
Тъканната фиброза включва няколко причинни фактора, като епителен- и ендотелно-мезенхимален преход и имунната система (4, 5). Вбъбреци,фибробластите в бъбречната строма се трансформират в миофибробласти чрез профибротични фактори като TGF-b, PDGF, FGF2 и CTGF и експресират уникалните за миофибробластите маркери a-SMA и фибронектин (6-8). Счита се, че тези профибротични фактори произлизат от инфилтриращи макрофаги, индуцирани от възпаление и мигриращи Tregs, които възстановяват увреждането на тъканите (9, 10). TGF-b, получен отбъбрек-инфилтрирани M2 макрофаги и Tregs засилват бъбречната фиброза (10–12). Освен това се съобщава, че новооткритите вродени лимфоидни клетки, ILC, са свързани с тъканна фиброза, включително в белите дробове, черния дроб и червата (13–16). вбъбреци,ILC2 имат защитна функция срещу AKI и гломерулонефрит, но остава неясно дали те участват вбъбрекфиброза.
Като цитокин, активиращ ILC2-, IL-33 е член на семейството на IL-1 и е признат за „алармин“, който се експресира повсеместно в различни тъканни клетки (17, 18 ). IL-33 протеинът е разделен на три домена, ядрен домен, централен домен и IL-1-подобен цитокинов домен (19, 20). IL-33 се разпределя конститутивно в ядрата на епителните клетки при базални условия чрез свързване на хистоновия H2A-2B димер и хроматин-свързващия мотив в ядрения домен (21). При започване на възпалението, съхраненият IL-33 с пълна дължина се освобождава бързо от ядрата и протеази, получени от инфилтрирани възпалителни клетки, действат върху мястото на разцепване в централния домен (22). Cleaved-IL-33 има висока активност и се свързва със ST2 (IL-33 рецептор)-експресиращи клетки, което води до индуциране на MyD88- IRAK-TRAF сигнализиране за пролиферация, оцеляване и цитокини производство (18, 23). IL-33-ST2 сигнализирането се регулира нагоре от различнибъбрекнаранявания и заболявания, водещи до активиране на ILC2 вбъбрек(24–27); въпреки това вероятно зависи от количеството на IL-33 дали ILC2 играят защитна или прогресивна роля при бъбречно заболяване. Скорошни проучвания показват, че бъбречните ILC2 имат основна роля в различнибъбречни заболяванияи тъканна фиброза и възстановяване (28-33), така че тези клетки се фокусират върху тях като нова терапевтична цел. Тук подчертаваме последните открития относно бъбречната ILC, особено ILC2s, взаболяване на бъбрецитеводещо добъбрекфиброза.
ПОДМНОЖЕСТВА ILC ILCs нямат антиген-специфични рецептори, като Т-клетъчни рецептори (TCRs) и B-клетъчни рецептори (BCRs), и не експресират класически маркери на имунната клетъчна линия. ILCs се активират в зависимост от цитокините в заобикалящата ги тъканна микросреда и играят основна роля в защитата срещу инфекция, възпаление и в имунната хомеостаза (34). ILCs са категоризирани в три групи в зависимост от тяхната функция: ILC1, ILC2 и ILC3, които отразяват придобития имунитет на хелперни Т-клетъчни подгрупи Th1, Th2 и Th17 съответно. T-bet-експресиращ ILC1 проявява тип{15}} имунни отговори за вирусна инфекция, GATA3-експресиращ ILC2s проявява тип-2 имунен отговор за хелминтна инфекция и RORgt-експресиращ ILC3s проявява тип{{21 }} имунни отговори за бактериална инфекция. Въпреки това беше изяснено, че ILC също участват в патогенезата на различни заболявания. По-специално, белодробните ILC2 имат критична роля при астма, придружена от стероидна резистентност (35, 36). Следователно подходящото регулиране на ILC е важно за контролиране на различни заболявания и поддържане на имунната хомеостаза. Наскоро беше съобщено за нова подгрупа от ILC, регулаторни ILC (ILCreg) (37). ILCregs упражняват имуносупресивни функции, като произвеждат IL-10 и TGF-b, подобно на Tregs. Въпреки че ILC1, 2 и 3 обикновено се развиват от вродени лимфоидни клетъчни прогенитори (ILCP), ILCregs се диференцират от обикновените помощни вродени лимфоидни прогенитори (CHILP) по Id3-зависим начин (37). Тъй като ILCregs не изразяват главния регулатор на Treg foxp3, не е ясно дали ILCregs са независимо подмножество като Tregs. Въпреки това, ILCregs имат потенциала за уникални фенотипове и функции в сравнение с Tregs и те ще бъдат допълнително изследвани в бъдеще.
ФУНКЦИЯ И РЕГУЛИРАНЕ НА ILC2 ILC2 се намират в различни тъкани като бял дроб, черва, лимфоиден клъстер, свързан с мезентериална мазнина (FALC), черен дроб, кожа ибъбреки са отговорни главно за елиминирането на хелминти, медиирано от имунния отговор тип -2. При увреждане на тъканите от излагане на алерген и патоген, IL-33, IL-25 и TSLP, които са най-силните активиращи цитокини за пролиферацията на ILC2 и производството на цитокини, се освобождават от епителните клетки, което води до бързо активиране на ILC2s . След това активираният ILC2s секретира големи количества цитокини тип -2 IL-5 и IL-13 и индуцира еозинофилно възпаление и мукозна хиперплазия. Въпреки това, анормалното и продължително активиране на ILC2 предизвиква алергични заболявания като астма, атопичен дерматит и ринит (38–40) и поради това е клинично важно да се разбере регулацията на ILC2. В допълнение, ILC2 също произвеждат амфирегулин (Areg) и IL-9, които допринасят за ремоделиране и възстановяване на увреждане на тъканите след възпаление. Areg, произведен от ILC2s, насърчава епителна пролиферация и диференциация за възстановяване на епитела (41). Освен това, IL-9-продуциращите ILC2 помагат за разрешаване на възпалението при ревматоиден артрит (42).
Въпреки че сигнализирането на IL-33 и ST2 е от решаващо значение за активирането на ILC2, други стимулации, включително обикновени цитокини с g верига (gc) (IL-2, -7, -9, 15) и ко -стимулиращи молекули (ICOS, GITR, PD-1) са необходими за регулиране на ILC2 (43–45). Многобройни проучвания са идентифицирали положителни или отрицателни регулатори на ILC2, както следва: цитокини (IL-25, TSLP, IFN-g, IL-27), невропептиди (VIP, NMU, CGRP), невротрансмитери (катехоламин, ацетилхолин ), липидни медиатори (простагландини и липоксини от пътя на арахидоновата киселина), хормони (андроген и естроген) и хранителни вещества (витамини A и D и бутилат) (46–55). Тъй като ILC2s са разпределени в различни тъкани, се предполага, че съществуват тъканно-специфични регулаторни механизми и фактори на ILC2s. По-рано докладвахме, че реагиращият на оксидативен стрес Nrf2 активира белодробни ILC2s и тяхното активиране облекчава белодробното алергично възпаление (56). Оксидативният стрес често се генерира вувреждане на бъбрецитеи заболяване и по този начин бъбречните ILC2 могат да се регулират от Keap1-Nrf2 пътя. Взети заедно, ILC2s се регулират от различни фактори и имат различни роли в зависимост от тъканната среда.
БЪБРЕЧНА ILC2 И ЗАБОЛЯВАНИЯILC2 също се намират в миши бъбреци и са локализирани особено в бъбречната васкулатура. GATA3-експресиращите ILC2s са основната ILC подгрупа (70~80 процента от ILCs) в миши бъбрек, докато T-bet-експресиращите ILC1s и RORgt-експресиращите ILC3s са по-малко от 10 процента от ILCs (2 7 ). Бъбречните ILC2 конститутивно експресират IL-5 и IL-13 при стационарни условия и почти целият експресиран IL-5 произлиза от ILC2s, а не от Th2 (57). Въпреки че ILC2 представляват приблизително 1 процент от общите бъбречни левкоцити, експресията на IL-33 се регулира нагоре в няколкозаболяване на бъбрецитемодели, което показва, че бъбречните ILC2 са потенциално активирани и упражняват неизвестни функции както в острата, така и в хроничната фаза (Фигура 1).
AKI се проявява като остра дисфункция на бъбреците, предизвикваща електролитен дисбаланс и е свързана с ХБН, фиброза и сърдечно-съдови заболявания. AKI се причиняват от травматично увреждане, намалена бъбречна перфузия поради операция и различни бъбречни и съдови заболявания (58). AKI са изследвани с помощта на експериментални животински модели на AKI, индуцирани от методи като лекарства, исхемично-реперфузионно увреждане (IRI) и сепсис (59). Наскоро беше съобщено, че ILC2s и IL-33 са свързани с патогенезата на AKI. В модел на AKI, индуциран от цисплатин, Akcay et al. демонстрира, че прилагането на рекомбинантен IL-33 влошава AKI, докато разтворимият ST2, който свързва IL-33 преференциално, за да неутрализира неговата активност, подобрява неговата патогенеза (60). Прилагането на високи дози IL-33 индуцира прогресия на AKI по CD4 плюс Т-клетъчно зависим начин. Обратно, ниската доза IL-33 има защитен ефект срещу AKI. IRI моделите обикновено се използват за идентифициране на механизмите, отговорни за патогенезата на AKI и показват, че вроденият имунен отговор има критична роля. Cao и др. установи, че предварителното лечение с IL-33 подобрява бъбречното увреждане и възстановявабъбречна функцияпри IRI-индуцирани мишки (29). Бъбречните ILC2 се повишават при Rag1-нокаут мишки чрез прилагане на IL-33 и водят до намален резултат от тубулно увреждане и серумен креатинин, независимо от придобития имунитет. Обаче намаляването на ILC с помощта на анти-CD90 антитяло в Rag1-KO мишки не спасява тубулно увреждане. Освен това, адаптивният трансфер на ex vivo пролиферирани бъбречни ILC2s подобрява бъбречното увреждане. Тези резултати показват, че изобилие от ILC2 вбъбрекимат протективен за бъбреците ефект и подобряватбъбречни функциив АКИ.
ХБН имат различен произход като диабет, хипертония и имунни и токсични реакции (1). Различни патологии, включително хронично възпаление и бъбречна фиброза, са свързани с основните причини за ХБН. Изяснено е, че бъбречните ILC2 имат важна роля както при AKI, така и при патологията на CKD. IL-33 също така облекчава гломерулно увреждане от лупусен нефрит (61). Освен това имунният отговор тип-2, индуциран от IL-25 и индукцията на М2 макрофаги може да облекчи бъбречното увреждане при индуцирана от адриамицин нефропатия, която е широко използван модел на ХБН (28). Тези защитни ефекти изискват еозинофили, привлечени от IL-5, произведени от ILC2s, а IL-33 не успява да защитибъбречна функциявъпреки изобилието на ILC2 в DdblGATA мишки с дефицит на еозинофили. Въпреки това, еозинофилите се считат за провъзпалителни клетки при различни заболявания, така че не е ясно дали натрупването на еозинофили предпазва от бъбречно увреждане, без да се изясни механизмът. В допълнение, ILC2s се запазват в мишибъбрециза до осем седмици чрез приложение на IL- 33 в продължение на четири последователни дни, така че има клинична полза от продължително активиране на ILC2 за лечение на ХБН. Интересното е, че IL-233, слят цитокин на IL-2 и IL-33,
допринася забъбрекзащита от диабетна нефропатия (30). IL-233 отслабва хипергликемията и протеинурията при BTBR.Cg- Lep ob/ob мишки и има терапевтичен потенциал за тип-2 диабетна нефропатия. Тези констатации предполагат, че ILC2 са потенциална терапевтична цел при AKI и CKD.
При хората ILCs (линия - CD127 плюс CD161 плюс популации) представляват 0.5 процента или по-малко от общиябъбрек ллимфоцити (28). За разлика от мишите бъбреци, човешките ILC2 представляват 40 процента или по-малко от ILC вбъбреци, а ILC3s са основните съставки. Не е ясно как се отразява тази разлика в конституцията на ILC на човешки и миши бъбрецибъбрекхомеостаза и патогенеза на заболяването. Скорошно проучване показа, че ILC2 в кръвта се регулират нагоре при пациенти с ESRD (62); обаче не е ясно дали това повишение е свързано с патогенезата на ESRD. Освен това се съобщава също, че промените в ILC на кръвта корелират с тежестта на DN и LN (63, 64). Необходими са допълнителни изследвания, за да се определи дали човешките бъбречни ILC2 са приятели или враговебъбречни заболявания.
ILC2 ДОПРИНЯВА ЗА ПРОГРЕСИЯТА НА БЪБРЕЧНАТА ФИБРОЗА?Доказано е също, че ILC2 повлиява различни тъканни фибрози. ILC2 допринася за отлагането на колаген чрез IL-25, което води до индуциране на белодробна фиброза (13). IL-33 е профибротичен цитокин и подпомага инициирането и прогресирането на белодробна фиброза по ST2-зависим начин (65). Някои проучвания съобщават, че резидентните на черния дроб или сърдечните тъкани ILC2 са свързани съответно с чернодробна или сърдечна фиброза (66, 67). Следователно, ILC2-IL33 оста е вероятно да повлияе за насърчаване на тъканна фиброза.Бъбрекфиброзата се характеризира с анормално натрупване на извънклетъчен матрикс (ECM) и след това силно разрушаванебъбрекструктура и функция (68). Фиброзата е част от нормалния отговор за възстановяване на тъканната структура и околната среда. Приувреждане на бъбреците,увредените тубулни и васкуларни епителни клетки и инфилтрираните имунни клетки се освобождават профибротични фактори с прогресия на бъбречните увреждания и след това се активират различни сигнали, водещи до насърчаване на прехода на фибробласт към a-SMA положителен миофибробласт. Продължителните бъбречни увреждания нарушават баланса наПроизводството и разграждането на ECM и прекомерното натрупване на ECM води до анормална фиброза, в резултатбъбрекдисфункция. Прогресията на бъбречната фиброза предизвиква екзацербация на ХБН и нейната патология протича необратимо, акобъбречна функцияпо-малко от определено ниво, което води до ESRD. В допълнение, бъбречната строма произвежда еритропоетин (ЕРО), необходим за развитието на еритроцитите, и неговото намаляване, предизвикано отбъбрекфиброзата води до бъбречна анемия. Следователно преодоляването на бъбречната фиброза е от клинично значение в нефрологията.
По време на хронично бъбречно увреждане и възпаление, увредените бъбречни и съдови ендотелни клетки също освобождават IL-33 заедно с анормално производство на ECM и се смята, че резидентният в бъбреците ILC2 е активиран (Фигура 2). Често използваният метод за изследване на бъбречната фиброза е модел на едностранна обструкция на уретера (UUO) и IL-33 се повишава в серума и урината в този модел (24,69). В действителност ST2 плюс вродени имунни клетки се увеличават в UUO-модела, а числата на ILC2 също се увеличават в мишибъбрек(25). Освен това Liang et al. показаха, че бъбречната IRI-индуцирана фиброза
се ускорява от лечение с екзогенен IL-33 и разтворим ST2 облекчава фиброзата (70). Прилагането на висока доза IL-33 насърчава бъбречна фиброза чрез AKI, но инхибирането на IL-33 намалява индуцираната от AKI бъбречна фиброза (60). Докато ниските дози и краткосрочното приложение на IL-33 намаляват бъбречните увреждания, предизвикани от IRI (28, 29). Това може да означава, че умереното освобождаване на IL-33 се индуцира от леки бъбречни увреждания в ранен момент, за да се предпазят бъбречните увреждания, докато прогресивното бъбречно разрушаване причинява прекомерно и дълготрайно освобождаване на IL-33, което води до влошаване на бъбречните увреждания и фиброза. Взети заедно, бъбречната ILC2 и адекватен IL-33 имат централна роля вбъбрекфиброза.
Съобщава се, че ILC2 произвеждат амфирегулин (Areg) за възстановяване на целостта на белодробния епител при вирусна инфекция (71, 72). В бъбреците ILC2-продуциращият Areg също упражнява защитна функция за бъбречни увреждания от IRI и директно допринася за възстановяването на бъбречната тубулна структура (29). Нокаутът на Areg в ex-vivo култивиран ILC2, използван от системата CRISPER-Cas9, не може да възстанови резултата от тубулно увреждане и серумния креатинин и апоптозата на бъбречните ТЕС. Този ренопротективен ефект е частично отговорен за противовъзпалителните М2 макрофаги, индуцирани от активиран ILC2. Докато Areg има функция за прогресиране на тъканна фиброза, включително черен дроб, бял дроб ибъбрек(73–75). Скорошни проучвания показват, че сигнализирането на Areg-EGFR засилва бъбречната фиброза в проксималните бъбречни тубули (76, 77). В допълнение, имунните отговори тип 2 също са дълбоко свързани с фиброзата. Произведените от BM CD11c плюс клетки произвеждат Areg в отговор на тъканни увреждания (78), а тези, произвеждащи Areg, индуцират фибробластно активиране, водещо до насърчаване на белодробна фиброза. Освен това, продуциращите Areg патогенни Th2 клетки на паметта обучават еозинофилите да произвеждат голямо количество остеопонтин и ускоряват белодробната фиброза (79). В допълнение, Liu et al. се съобщава, че ILC2 има отрицателна корелация с нивото на eGFR при диабетицизаболяване на бъбрецитепациент с насърчаване на бъбречна фиброза (63). Въпреки че не е добре разбрано дали Areg, произведен от ILC2, допринася за прогресиране на бъбречна фиброза, експресията на Areg е необходима за фиброза, индуцирана от свръхпроизводство на TGF-b. По-нататъшни проучвания ще изяснят връзката между ILC2, Areg и TGF-b, водещи до разкриване на ролите на ILC2 при бъбречна фиброза. Areg се открива в серум и урина от пациенти с ХБН и AKI (77) и ще бъде като нова терапевтична цел и биомаркери вбъбрекфиброза и бъбречни заболявания, включително ХБН и AKI.
ВЪЗМОЖЕН НОВ ИГРАЧ ILCreg В БЪБРЕЧНАТА ФИБРОЗАЕдна от причините за бъбречна фиброза е TGF-b сигнализирането, което ускорява трансформацията на фибробластите в миофибробласти в бъбречната строма (80). Инфилтриращите бъбреците макрофаги и Tregs допринасят за прогресията на бъбречната фиброза чрез производството на TGF-b. Също така, IL-4- и IL-13-продуциращите ILC2s са свързани с прогресирането на бъбречна фиброза чрез индукция на М2 макрофаги (81). Освен това, Wang et al. съобщава, че TGF-b сигнализирането индуцира ST2 експресия и допринася за развитието на ILC2s от ILC2 предшественици (82). Следователно, връзката между M2 макрофаги, Tregs и ILC2s е критична при бъбречна фиброза и TGF-b играе централна роля в тези профибротични мрежи.
Наскоро дефинираната подгрупа ILCreg се намира както в човешки, така и в миши бъбреци и е източник на TGF-b в бъбреците (83). Бъбречните ILCreg потискат имунните отговори чрез секретиране на IL-10 и TGF-b и експресират CD25, ICOS и транскрипционен фактор Id3, но не и ST2 и KLRG1. Култивираните in vitro ILCreg произвеждат големи количества IL-10 и TGF-b и потискат вродения имунен отговор на ILC1 и макрофагите. Адаптивният трансфер на ex vivo разширени ILCregs към IRI-третирани мишки се подобряваувреждане на бъбреците,така че ILCreg имат терапевтичен потенциал зазаболяване на бъбреците.Въпреки това е опасение, че големи количества TGF-b, произведени от ILCregs, могат да засилят бъбречната фиброза, така че са необходими допълнителни изследвания. Интересно е, че Морита и др. демонстрира, че ILC2s са пластични и могат да се развият в ILCregs в човешка носна тъкан. ILC2s, стимулирани от IL-33 и ретиноева киселина, се трансдиференцират до ILCregs, произвеждайки IL-10 за потискане на ILC2s и CD4 плюс Т клетъчна пролиферация (84). В допълнение, Nakamura et al. демонстрира, че фибробластите придобиват капацитет за производство на ретиноева киселина при преминаване към миофибробласти в няколкоувреждане на бъбрецитемодели (85). Тези констатации показват, че пластичността от ILC2-към-ILCreg е често срещана по време наувреждане на бъбреците,което води до прогресия на бъбречната фиброза. Следователно това са потенциални терапевтични цели като клетки източник на TGF-b, въпреки че пълният принос на ILCregs към бъбречната фиброза все още е загадъчен.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И БЪДЕЩА ПЕРСПЕКТИВА Връзката между IL-33 и ILC2 има централна роля в бъбречната имунна хомеостаза ибъбрекзаболявания, водещи до бъбречна фиброза. Въпреки че функциите на ILC2 вбъбречни заболяванияпостепенно се разбират, все още има неясни при хората. Въпреки това е интригуващо, че промяната на циркулиращите ILC корелира с тежестта на някои бъбречни заболявания. Освен това, интересен е въпросът каква е разликата, че ILC2 е доминиращ в мишибъбрекно ILC3 е доминиращ при човекабъбрек,и би било необходимо да се проучи по-подробно. Когато тези въпроси бъдат изяснени, може да е възможно да се изяснят ролята и характеристиките на ILC2 вбъбреки да го прилага към нови терапевтични цели и клинична диагностика при бъбречни заболявания.
