Myeloidní supresorová buňka

MDSC jsou popsány samostatně pro lidský a myší model a u obou těchto skupin jsou následně děleny do dalších subtypů. Populaci těchto buněk lze od zralých myeloidních buněk odlišit na základě absence povrchových markerů specifických pro granulocyty, monocyty, makrofágy a dendritické buňky.[4]

Myší MDSC jsou identifikovány dle exprese myeloidních markerů GR1+ a CD11b+. CD11b je podjednotka β2 integrinu Mac1, která se účastní migrace buněk a adheze leukocytů. Gr1 antigen na povrchu monocytů, makrofágů a granulocytů je asociován s molekulami LY6C nebo Ly6G, na které jsou rozpoznávány specifickou protilátkou RB6-8C5. Individuální vazbou protilátky na antigen jedné z těchto molekul jsou myší MDSC rozděleny do dvou skupin: granulocytární MDSC (Ly6G+,Ly6Clo), které na svém povrchu vytvářejí komplex CD11 b+ Ly6G+,Ly6Clo; nebo monocytární MDSC (Ly6G-,Ly6Chi), vytvářející na svém povrchu komplex CD11 b+ Ly6G-,Ly6Chi. Myší kostní dřeň je tvořena z 20-30% buňkami s fenotypem GR1+ a CD11b+ a velmi malou část lze detekovat též ve slezině.[4][5]

Lidské MDSC jsou definovány jako CD11b+ CD33+ buňky, které u myeloidní a granulocytární linie exprimují stejnojmenné specifické markery CD11b+ a CD33+. Myeloidní MDSC jsou charakteristické přítomností CD14+ molekul a zároveň absencí MHC II. molekul HLA-DR. Granulocytární MDSC postrádají molekulu CD14+ a lze u nich detekovat vysoký počet CD15+ buněk v periferní krvi jedince. Obdobně, jako u myší, jsou lidské MDSC rozděleny do dvou skupin: granulocytární CD11b+ CD33+CD14-CD15+ (příp. Lin HLA-DR- CD33+); a monocytární CD11b+ CD33+CD14+ (příp. CD14+HLA-DRneg/lo). V nedávně době byla zmíněna i další skupina lidských MDSC. Ta je tvořena myeloidními buňkami kostní dřeně, které jsou specifické markery CD11lo a CD16-.[4][5]

MDSC buňky jsou často spojovány s rozvojem chronických zánětů a nádorových onemocnění. Buňky nádorové a stroma produkují typické faktory, iniciující výstavbu nádorové tkáně a potlačení reaktivity imunitního systému. Těmi mediátory jsou různé růstové faktory, stimulující cytokiny, angiogenetické faktory, radioaktivní formy kyslíku (ROS), oxidy dusíku (NO) nebo TGF β1, přispívající k anergii efektorových buněk. V zánětlivém nebo národovém prostředí dochází rovněž k proliferaci a aktivaci MDSC buněk, které přispívají ke stimulaci tumorogeneze a růstu nádorových buněk. Supresi imunitní odpovědi buňkami MDSC lze zprostředkovat buď přímým kontaktem buňka-buňka nebo produkcí různých mediátorů. Aktivované MDSC pak působí jako regulátory buněk přirozené i adaptivní imunity, především jako inhibitory aktivace T lymfocytů, NK buněk, inhibitory produkce protilátek B lymfocyty a iniciátory supresorových lymfocytů Treg. MDSC se, kromě nádorových onemocnění, účastní také regulace imunitní odpovědi v průběhu bakteriálních a parazitárních infekcí, akutních a chronických zánětů nebo sepsí. Například expanze obou skupin MDSC v modelovém myším organismu byla prokázána při infekci Mycobacterium tuberculosis, Trypanosoma crusi, Toxoplamosou gondií, Leishmanií major nebo při polymikrobiální sepsi.[6][4]

Proces myelopoézy probíhá v kostní dřeni, kde je kontrolován souborem faktorů (GM-CSF, M-CSF, SCF, IL3, FTL 3), které zajišťují jeho správný průběh. Hematopoetická kmenová buňka se zde diferencuje na buňku progenitorovou, z níž se následně stává buňka IMC. Za patologických podmínek se buňky IMC akumulují v poškozeném místě, kde jsou dále diferencovány na buňky MDSC, které zde potlačují efektorové buňky imunitního systému. Aby mohly MDSC působit imunosupresivně, musí být nejprve dostatečně zmnoženy a aktivovány. Toho je docíleno přítomností dvou skupin stimulačních faktorů: mediátorů, produkovaných nádorovými buňkami, které podporují MDSC expanzi; a mediátorů, produkovaných aktivovanými T lymfocyty, které napomáhají MDSC aktivaci.[4]

Expanze MDSC je spuštěna prostřednictvím prostaglandinu E2 (PGE2), cyklooxygenázy 2 (COX2), cytokinů (CSF,M-CSF, GM-CSF, IL6) a endoteliálního růstového faktoru VEGF. Tyto faktory iniciují vnitřní signalizační dráhu JAK2/ STAT3, která má vliv na proliferaci, diferenciaci a apoptózu buněk. STAT 3 je hlavní transkripční faktor expanze MDSC buněk, jehož aktivace je spjata se zvýšenou proliferací myeloidních progenitorových buněk v přítomnosti vysoké exprese BCL-XL, cyklinu D1, MYC a survivinu. Vlivem těchto podmínek dochází k abnormální aktivaci STAT 3, který působí inhibičně na diferenciaci zralých myeloidních linií, místo nichž jsou vytvářeny buňky MDSC.[6][4] Jejich expanze je také regulována proteiny S100A8 a S100A9, jejichž množství koreluje s hladinou STAT 3 a positivně působí na proliferaci a diferenciaci MDSC. Prozánětlivé proteiny rodiny S100 jsou exprimovány ve vysokém množství především v národovém mikroprostředí, kde podporují MDSC expanzi.[2]

Aktivace MDSC je zajištěna prostřednictvím ligandů TLR nebo cytokinů IFNγ, IL4, IL13, TGFβ. Ty jsou produkovány aktivovanými T lymfocyty a buňkami stroma, na základě rozvoje infekce, zánětu nebo národu v organismu. Odezvou na přítomné aktivační faktory je spuštěna jedna ze signálních drah STAT 1, STAT 6/ NFκB, které vedou k aktivaci MDSC. Signální dráha STAT 1 je iniciována IFNγ, uvolněným z aktivovaných T lymfocytů. IFNγ podporuje aktivaci receptoru IL4Rα a enzymu arginázy 1 současně s expresí inducibilní NO-syntázy (iNOS). Signální dráha STAT 6 je zahájena vazbou IL4Rα na jeden z cytokinů IL4 nebo IL13. Zvýšené množství IL4 a IL13 je zaznamenáno v místech s vysokou aktivitou enzymu arginázy 1, která zvyšuje schopnost tlumit funkci imunitního systému prostřednictvím MDSC. Oběma dráhami STAT 1 i STAT 6 je, stejně jako skrz TLR receptor, aktivován transkripční faktor NFκB, který přepisem do jádra aktivuje MDSC buňky. V průběhu aktivace je uvolněno velké množství arginázy 1, iNOS a TGFβ, které mají imunosupresivní účinek.[4]

Supresorová aktivita MDSC může být zajištěna buď mediátory uvolněnými během jejich aktivace nebo přímým buněčným kontaktem, pomocí vazby na povrchový receptor efektorové buňky. Hlavními supresorovými složkami jsou argináza 1 a iNOS, které se podílí především na inhibici T lymfocytů. Substrátem obou těchto enzymů je L-arginin. Přítomnost vysokého množství arginázy 1 vede ke zvýšenému katabolismu L-argininu, což způsobuje sníženou expresi CD3 ζ řetězce T buněčného receptoru a současně pokles regulátorů buněčného cyklu (cyklin D3, cyklin-dependentní kináza 4). Působením enzymu iNOS je L-arginin přeměn na citrulin a NO. Tyto produkty poté zabraňují antigenní prezentaci skrz MHC II. molekuly, současně inhibují JAK3/STAT5 funkci T lymfocytů a zahajují jejich apoptózu. Výše zmíněné supresorové faktory se účastní především snížení T buněčné aktivity. Radioaktivní sloučeniny kyslíku (ROS) mají, kromě suprese T lymfocytů a jejich indukce ke zvýšené produkci IFNγ, rovněž schopnost potlačit diferenciaci buněk přirozené imunity (makrofágů a dendritických buněk). Produkce ROS je iniciována buď cytokiny TGFβ, IL3, IL6, IL10, GM-CSF, podílejícími se na aktivaci NADPH oxidázy nebo vazbou S100A8/S100A9 na komponenta NADPH, která rovněž aktivuje NADPH oxidázu v MDSC a zvyšuje jejich produkci ROS. Přímou modifikací ROS nebo jejich kombinace s NO mohou vést k vzniku peroxynitritu, který způsobuje nitraci nebo nitrosylaci některých aminokyselin, což vyvolává apoptózu antigen specifických T lymfocytů.[7]

Přímým kontaktem T buněk s MDSC buňkami produkujícími peroxynitrit je docíleno nitrace TCR receptoru a CD8 koreceptoru, což se projevuje strukturními změnami v TCR-CD3 komplexu. Kromě snížení reaktivity T lymfocytů a jejich zabránění migrace do nádorových ložisek, ovlivňují MDSC i aktivitu NK buněk. Skrz membránově vázaný cytokin TGFβ1, inhibují NK cytotoxicitu, produkci IFNγ i expresi transmembránového proteinu NKG2D. Utlumení imunitní odpovědi je zprostředkováno i působením regulačních T buněk. Treg je možné aktivovat opět dvěma cestami: tumor specifickými T buňkami společně s cytokiny IFNγ a IL10; nebo přímou vazbou CD152 (CTLA4) receptoru Treg na buňky MDSC.[4][7]

Inhibici MDSC buněk lze uskutečnit na úrovni expanze nebo plné aktivace, kdy dochází k potlačení jejich supresorové funkce. Faktory, uplatňující se u MDSC buněčné expanze, se rovněž využívají u jejich neutralizace. SCF signalizace je inhibována zablokováním KIT receptoru, čímž je umožněna interakce hematopoetické kmenové buňky s cytokinem CSF. Výsledkem je snížená exprese MDSC buněk a současně i nižší národová angiogeneze. Specifickými protilátkami je možné blokovat také faktor VEGF, čehož se využívá u pacientů s metastatickým nádorem ledvinových buněk. Bylo prokázáno, že tento postup snižuje počet CD11b+VEGFR1+ populace MDSC buněk v periferní krvi.[4] Pokles expanze MDSC je zaznamenám i při inhibici PIR-B receptoru (leukocytární imunoglobulinový receptor rodiny B, člen 3 - LILRB3), což zabraňuje diferenciaci nezralých myeloidních linií. MDSC buňky s geneticky odstraněným PIR-B receptorem jsou přeměněny na buňky M1, které po vstupu do periferní krve iniciují STAT1/NFκB signalizaci. Následně počet M1 buněk prudce vzrůstá, snižuje se supresorová schopnost MDSC a dochází k aktivaci T regulačních lymfocytů.[5]

Funkce MDSC buněk jsou inhibovány, na základě regulace produkce supresorových látek. Cyklooxygenáza 2 je nezbytná pro produkci prostaglandinu 2 (PGE2), který spouští zvýšenou expresi arginázy 1 buňkami MDSC. Potlačením COX 2 nastává pokles arginázy 1, zároveň dochází k zesílení protinádorové reakce T lymfocytů a zvýšené efektivitě imunoterapie. Také fosfodiesterové inhibitory snižují expresi arginázy 1 a iNOS, což je uplatňováno při regulaci supresorových funkcí u pacientů s rostoucími nádory. Efektivita inhibitorů reaktivních sloučenin kyslíku (ROS) byla prozatím prokázána pouze u myší s nádorovými ložisky. Produkci supresorových faktorů MDSC buňkami lze regulovat i některými farmakologickými cestami, například nesteroidními protizánětlivými léky, snižujícími produkci ROS; nebo nitroaspirinem, upravujícím aktivitu enzymů arginázy 1 i iNOS.[4]

Eliminace MDSC buněk je dosažena chemoterapeutickou léčbou, případně v myších modelových organismech pomocí gemcitabinu. Dochází zde k navození imunoterapie, anti-tumorové imunitní odpovědi a významné redukci v počtu MDSC. Existují i terapeutické strategie eliminace MDSC, založené na aplikaci ATRA (all trans retinoic acid), která snižuje počet MDSC u nádorových pacientů. Princip léčby je postaven na zjištění, že metabolity vitaminu A (kyselina retinová) podporují stimulaci diferenciace myeloidní progenitorové buňky na zralé dendritické buňky a makrofágy. V opačném případě, při nedostatku vitamínu A se buňka IMC přeměňuje na nezralé supresorové buňky MDSC.[4]