INVESTIGATION OF T-REGULATORY CELLS IN PREMATURY INFANTS

Full Text

В настоящее время, учитывая увеличивающееся количество выживших недоношенных детей, в том числе с экстремально низкой массой тела, у которых, наряду с функциональной неполноценностью таких жизненно важных систем, как, центральная нервная система, дыхательная, сердечно-сосудистая, отмечаются нарушения иммунной системы, проводится много исследований, касающихся врожденного и адаптивного иммунитета недоношенных детей. Нарушение регуляции врожденных иммунных реакций играет важную роль в этиологии распространенных и серьезных неонатальных осложнений у преждевременно рожденных детей, таких как бронхолегочная дисплазия (форма неонатального хронического заболевания легких), некротический энтероколит, ретинопатия недоношенных и другие [1, 2]. Наш обзор посвящен исследованию одного из показателей клеточного иммунитета - Т-регуля-торных клеток CD4+CD25+FoxP3+CD127low у недоношенных детей. Т-регуляторные клетки CD4+CD25+FoxP3+ CD127low (Т-рег) относятся к небольшой субпопуляции CD4+ Т-клеток, которые играют критическую роль в поддержании аутотолерантности и иммунного гомеостаза и предотвращении развития аутоиммунных процессов. Естественные T-регуляторные клетки развиваются в тимусе. Они возникают в тимусе на ранних стадиях эмбрионального развития человека (на 14-й неделе гестации) [3]. Необычность их дифференцировки состоит в приобретении ими супрессорных свойств, определяемых экспрессией гена Foxp3, а также сохранении способности распознавать аутоантигены с высокой степенью сродства (то есть эти клетки не проходят отрицательной селекции). По завершении дифференцировки Т-регуляторные клетки начинают экспрессировать мембранные молекулы, важные для выполнения их функций (например, CTLA4, PD-1, GITR). Кроме того, регуляторные Т-лимфоциты приобретают способность вырабатывать супрессорные цитокины (IL-10, трансформирующй фактор роста β) [4]. Регуляторные Т-лимфоциты эмигрируют из тимуса в составе популяции зрелых Т-клеток. CD4+CD25hiFoxP3+ Т-лимфоциты составляют около 5% от числа тимоцитов и 3-5% от числа периферических Т лимфоцитов (5-7% от числа CD4+ Т-клеток), то есть 0,02-0,06 × 109 клеток на 1 литр крови [4]. Естественно возникающие T-рег активно поддерживают иммунологическую аутотолерантность. Дефицит или дисфункция этих клеток могут стать причиной появления аутоиммунного заболеваниия, однако благоприятствуют выработке противоопухолевого иммунитета и препятствовуют установлению трансплантационной толерантности) [5-7]. Опеределение иммунофенотипа клеток крови пациентов с аутоиммунными заболеваниями и показатели количества Т-рег могут служить диагностическим тестом для определения клинического статуса, предиктором обострения и прогностическим фактором, касающимся результатов лечения [5, 8, 9]. За последние 10 лет лечение аутоиммунных заболеваний стали связывать с популяцией Т-регуляторных клеток. В настоящее время проводятся исследования по использованию выращенных ex vivo T-рег для лечения аутоиммунных заболеваний [10-12]. У пациентов с аутоиммунными заболеваниями выявлено редуцированное содержание циркулирующих CD4+CD25+Foxp3+ Т-клеток, что коррелирует с тяжестью заболевания и плохим прогнозом. Дефицит иммуносупрессии при аутоиммунных заболеваиях может быть восстановлен инъекцией Т-рег клеток пациента, индуцированных ex vivo. [10-12]. Также проводятся исследования по изучению T- регуляторных клеток у доношенных и недоношенных детей [13]. Тимус (орган, отвечающий за образование Т-рег), играет важную роль в формировании иммунной системы у плода и детей первых месяцев жизни. Одной из причин, влияющих на развитие иммунитета недоношенных детей является формирование тимуса у плода и в дальнейшем у недоношенного ребенка. На процесс формирования, функциональную активность и инволюцию тимуса у недоношенных детей влияют следующие факторы. 1. Патологическое воздействие факторов, влияющих на невынашивание беременности, такие как инфекция (в частности хориоамниониты, которые встречаются в 87% случаев невынашивания беременности при рождении на сроках гестации 27 недель и меньше), нарушения в иммунитете матери [14]; 2. Неинфекционная стимуляция иммунной системы. Помимо непосредственного воздействия инфекции, последние данные, полученные Chang B.A.и соавт. [15] указывают на то, что неинфекционная стимуляция иммунной системы может также представлять дополнительный риск для недоношенных детей. Применение дополнительного кислорода, искусственной вентиляции легких и внутривенного введения питательных веществ (последствием которых является мощный клеточный окислительный стресс), часто используемые в качестве жизнеобеспечивающей терапии в первые недели жизни недоношенных, могут оказывать значительное воздействие на иммунную систему [15, 16], в том числе на активность и инволюцию тимуса. По последним данным даже короткие периоды дачи дополнительного кислорода (при рождении) могут способствовать возникновению выраженных окислительных воспалительных реакций с устойчивым повреждением органов. Этот окислительный стресс, вероятно, усугубляется глубокой незрелостью антиоксидантной защиты [16]. Разными авторами проводились исследования по изучению размеров тимуса у недоношенных детей [17-19]. По данным Jeppesen D.L. и соавт. [19], размеры тимуса зависят от веса недоношенного ребенка. В исследованиях Панкратьевой Л.Л. и соавт. [17] было установлено, что у детей, обследованных в возрасте 36 недель постконцептуального возраста (в группу исследования вошли недоношенные, рожденные на 25-34-й неделе гестации) объемная характеристика тимуса может быть различной и не зависит от гестационного возраста и массы тела при рождении. Ряд авторов [20, 21] утверждают, что тимус начинает функционировать на очень ранних стадиях беременности и, следовательно, нет никаких доказательств того, что дефицит Т-клеток, наблюдаемых у недоношенных детей, можно объяснить сниженной функцией тимуса. Панкратьева Л.Л. и соавт. [17], Harris J.и соавт. [22], Ladi E и соавт. [23], Marchant A. и Goldman M. [24] проводили работы по исследованию связи размеров вилочковой железы у недоношенных детей первого месяца жизни, с показателями Т-клеточного иммунитета (в частности исследовались Т-рег клетки). По данным Панкратьевой Л.Л. и соавт. [17], статистического различия в частоте развития феномена стойкой абсолютной лимфопении у детей 1-го месяца жизни с различным объемом вилочковой железы не выявлено. Но при низких величинах тимуса отмечалось значительное снижение показателей (как относительного, так и абсолютного) количества Т-регуляторных CD4+CD25+Foxp3+-лимфоцитов. Изучалась связь величины тимуса с частотой развития различных заболеваний недоношенных детей, таких как бронхолегочная дисплаия, прогрессирующий некротизирующий энтероколит. Выявлена связь между малой величиной тимуса у недоношенного ребенка и большей частотой развития тяжелой бронхолегочной дисплазии и прогрессирующего некротизирующего энтероколита [17, 25]. Инволюция тимуса происходит либо как нормальный физиологический процесс, во время послеродового развития, либо как патологический у недоношенных детей, связанный с острым повреждением, инфекцией или стрессом [26]. Реверсивные изменения могут происходить в ответ на гипероксии, что скажется на созревании различных клеточных популяций, в том числе Т-рег [26, 27]. Одним из факторов, влияющих на развитие аутоиммунного процесса у недоношенных может быть патологическая инволюция тимуса и как следствие изменение популяций Т-клеток, в том числе Т-регуляторных клеток [27, 28]. Неадекватный негативный отбор в тимусе приводит к высвобождению относительно аутореактивных тимоцитов, которые могут быть причиной повреждения органов (например легких при бронхо-легочной дисплазии - БЛД) [28]. Помимо тимуса, на количество Т-регуляторных клеток у недоношенного ребенка влияет процесс поступление материнских клеток через плаценту. Известно, что во время беременности значительное количество материнских клеток через плаценту попадает к плоду, включая миграцию Т-регуляторных клеток, которые препятствуют отторжению плода [29-34]. В ранних исследованиях Heikkin J.и соавт., Sasaki Y. и соавт., Somerset D.A. и соавт., Tilburgs T. И соавт. [30, 32-34] сообщалось о прогрессирующем увеличении количества CD4+ CD25+ регуляторных Т-клеток в первом триместре беременности, достижении максимальных значений их во втором периоде и снижение в конце беременности до обычного уровня. Последующие исследования Mjösberg J. и соавт. [31]. показали, наоборот, снижение количества циркулирующих клеток Т-рег во втором триместре нормальной беременности. По данным Dimova T. и соавт. [35] не выявлено статистически значимых различий в количестве циркулирующих популяций T-рег клеток в периферической крови первого триместра беременных и небеременных женщин, но отмечается значительное увеличение трех популяций Foxp3+ клеток (CD4+CD25+ Foxp3+, CD4+CD25+Foxp3+, CD4+CD25-Foxp3+) в децидуальной оболочке. При патологических состояниях, таких как повторные выкидыши и бесплодие, отмечалось уменьшение у пациенток циркулирующих системных Т-рег во время и после беременности [30, 36].Снижение количества и функциональной активности Т-рег приводит к развитию аутоиммунных процессов и невынашиванию плода [32, 36]. Ряд исследований посвящены изучению T-регуляторных клеток у доношенных и недоношенных детей в пуповинной крови [13, 37-39]. В исследованиях Luciano A.A. и соавт. [37], Rueda C.M. и соавт. [38] было выявлено, что у недоношенных детей при обследовании пуповинной крови отмечаются высокие показатели Т-рег лимфоцитов, имелась связь между гестационным возрастом ребенка и количеством Т-рег. Luciano A.A и соавт. [37] отмечают, что состав Т-рег при преждевременных родах смещался в сторону периферических индуцированных Т-рег (субпопуляция CD31- клеток была выше у недоношенных детей, а СD31+ ниже, по сравнению с доношенными новорожденными). При проведении детального фенотипического анализа Т-рег новорожденных было выявлено, что умеренная недоношенность или хориоамниит существенно не влияют на иммунофенотип Т-рег. Т-регуляторы новорожденных имеют преимущественно наивный фенотип, у них отмечается меньшая экспрессия HLA-DR по сравнению со взрослыми, более низкая частота маркёров CD39 и TIGIT из-за отсутствия воздействия антигена в наивных клетках. Установлено, что Т-рег новорожденных, так же как и у взрослых имеют высокие уровни CTLA-4 [38]. Так же в работах Rueda C.M. и соавт. [38] указано, что Т-рег клетки новорожденных и у недоношенных, рожденных на поздних сроках гестации (35 недель и выше) полностью функциональны в их способности подавлять пролиферацию конвенциональных Т-клеток и выработку цитокинов, но, по сравнению со взрослыми, эти клетки являются менее сильными, на что указывает их фенотипическая незрелость. При хориоамниите выявлено подавление активности Т-рег. При исследовании функциональной способности Т-рег клеток пуповинной крови у доношенных и недоношенных детей отмечено снижение их супрессорной активности [39, 40]. В ответ на антигенную стимуляцию отмечалась повышенная пролиферация Т-клеток. Некоторые авторы это связывают со снижением экспрессии Т-рег Foxp3 [39]. По данным Thornton C.A.и соавт., Chang C.C. и соавт., Mayer E. и соавт. [40-42], Т-рег клетки CD4+D25high пуповинной крови должны быть предварительно активированы, чтобы приобрести свои супрессорные свойства. Они становятся функциональными регуляторными Т-клетками после антигенной стимуляции. Отличие Т-рег пуповинной крови недоношенных состоит также в сниженной продукции ими интерферона-гамма [43]. В настоящее время авторы указывают на возможность использования Т-рег пуповинной крови для культивирования этих клеток [44]. Thornton C.A. и соавт., Godfrey W.R. и соавт., Балашова Л.М.и соавт. [42, 45-47] проводили исследования Т-рег у детей первого года жизни. На базе Федерального научно-клинического центра детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева, совместно с отделом клеточных технологий и регенеративной иедицины РНИМУ им. Н.И. Пирогова (Панкратьева Л.Л., Румянцев А.Г., Быковская С.Н., Володин Н.Н., и др.) проводились исследования Т-регуляторных лимфоцитов пуповинной и периферической крови новорожденных различного гестационного возраста. По результатам проведенного исследования было выявлено, что у недоношенных детей с осложненным течением неонатального периода наблюдаются значимые изменения доли CD4+CD25highFoxp3+-лимфоцитов в течение первого месяца жизни. Количество CD4+CD25highFoxp3+ лимфоцитов на 5-7-е сутки жизни не связано со сроком гестации и массой тела при рождении и колеблется в широком диапазоне у детей различного гестационного возраста, в том числе и с экстремально низкой массой тела при рождении [13, 17]. Изучение соотношения размеров вилочковой железы и количества лимфоцитов (в том числе Т-рег клеток) может быть использовано для выделения группы повышенного риска по срыву постнатальной адаптации [17]. В некоторых исследованиях указывается, что у недоношенных детей первого месяца жизни отмечаются высокие абсолютные и относительные показатели CD4+CD25highFoxp3+ Т-клеток, характеризующиеся высокой функциональной активностью [42, 46]. Имеются данные Mukhopadhyay D. и соавт. [47] наоборот о низкой функциональной активности Т-рег у недоношенных детей. У преждевременно рожденных детей в основном отмечаются высокие показатели Т-рег, снижающиеся постепенно в течение первого года жизни, но уровень их к году остается выше, чем у новорожденных, рожденных в срок [43]. Сниженные показатели Т-рег являются прогностически неблагоприятным фактором для развития таких заболеваний недоношенных детей, как бронхолегочная дисплазия, некротизирующий энтероколит и др., в патогенезе которых большую роль играют аутоиммунные реакции. Первые работы, посвященные исследованию Т-рег у недоношенных детей первого года жизни, в основном касались роли их при бронхолегочной дисплазии. Проводились исследования по изучению взаимосвязи популяции СD4+ регуляторных клеток в пуповинной крови с частотой и тяжестью возникновения бронхолегочной дисплазии, наиболее часто встречающегося заболевания легких у недоношенных детей [48]. В последние время в литературе появляется все больше сообщений, подтверждающих аутоиммунный характер данного заболевания. Многочисленные исследования Rosen D.и соавт. [28], Bruder D. и соавт. [49], показали, что у недоношенных с БЛД имеется приобретенный иммунодефецит и Т-клеточная аутореактивность. Одной из причин органоспецифического аутоиммунитета и иммунодефицита у больных с БЛД, является изменение Т-регуляторных клеток [28, 50]. Изменения, касающиеся Т-рег, были обнаружены и у недоношенных детей с некротизирующим энтероколитом. При проведении исследования слизистой оболочки кишечника было обнаружено значительное снижение количества CD4+CD25+FoxpЗ+ Т-рег [51]. По данным Балашовой Л.М., Быковской С.Н., Кузнецовой Ю.Д. [45], при изучении показателей клеточного иммунитета у больных детей с ретинопатией недоношенных было обнаружено достоверное снижение количества Т-регуляторных клеток (CD4+CD25highFoxp3+CD127low) по сравнению со взрослыми и доношенными соматически здоровыми детьми. При сравнении показателей клеточного иммунитета у больных с активной ретинопатией недоношенных различных стадий выявлено, что при прогрессировании заболевания и переходе процесса от 111+ к V стадии заболевания показатели Т-клеточного иммунитета ухудшаются, в частности отмечается прогрессирующее снижение Т-регуляторных клеток (CD4+CD25highFoxp3+CD127low). Данный факт может быть одним из подтверждений роли аутоиммунных реакций в патогенезе ретинопатии недоношенных. По данным проведенных авторами исследований исключение составила задняя агрессивная ретинопатия недоношенных (ЗАРН), которая протекает на фоне нормальных показателей Т- и В-клеточного иммунитета несмотря на то, что развивается в более ранние сроки у детей с меньшей массой тела при рождении. В частности, Т-регуляторные клетки (CD4+CD25highFoxp3+СD127low) при ЗАРН выявляются в нормальных количествах в отличие от остальных стадий ретинопатии. Данный факт позволяет выделить ЗАРН в отдельную форму заболевания. Дальнейшие исследования иммунитета, и в частности Т-регуляторных клеток у недоношенных детей при различных заболеваниях, в том числе при ретинопатии недоношенных, позволят разработать патогенетически обоснованную коррекцию иммунологических нарушений для профилактики их возникновения и прогрессирования.

About the authors

Yulia Dmytriеvna Kuznetsova

Russian children’s Clinical Hospital Russian Ministry of health

Email: kuznecovay@mail.ru
«RAMS “Russian children’s Clinical Hospital” of Ministry of health of Russian Federation, doctor of oftolmology department, The Highest category doctor, Moscow, 117997 Moscow, 117997, Russian Federation

L. M Balashova

N.I. Pyrogov Russian national research Medical University Ministry of health

Moscow, 117997, Russian Federation

S. N Bykovskaya

N.I. Pyrogov Russian national research Medical University Ministry of health

Moscow, 117997, Russian Federation

References

Supplementary files