Postepy Hig Med Dosw. (online), 2007; 61: 74-82
Review


Rola cz?steczki CD28 w tolerancji immunologicznej
The role of the CD28 molecule in immunological tolerance
Anna Korecka1  , Anna Duszota1  , Gra?yna Korczak-Kowalska1,2  
1Zak?ad Immunologii, Wydzia? Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
2Zak?ad Immunologii Klinicznej, Instytut Transplantologii, Akademia Medyczna w Warszawie
Adres do korespondencji
mgr Anna Korecka, Zak?ad Immunologii, Wydzia? Biologii Uniwersytetu Warszawskiego, ul. Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa; e-mail: akorecka@biol.uw.edu.pl

?r?d?o finansowania
Praca finansowana z projektu badawczego MNiI nr 3 PO5B 07425.

Otrzymano:  2006.07.25
Zaakceptowano:  2006.12.26
Opublikowano:  2007.02.16

Streszczenie
Cz?steczka CD28 jest glikoprotein? obecn? przede wszystkim na limfocytach T. Spe?nia liczne funkcje w organizmie, z czego najistotniejsz? jest rola kostymulatora w aktywacji limfocyt?w T. Wi???c si? z ligandami B7-1 (CD80) oraz B7-2 (CD86) obecnymi na kom?rkach prezentuj?cych antygen (APC) zapewnia niezb?dny do aktywacji limfocyt?w T drugi sygna? oraz u?atwia blisk? apozycj? b?on kom?rkowych APC i limfocytu T. Kostymulacja poprzez CD28 zwi?ksza transkrypcj? i stabilno?? mRNA IL-2, ekspresj? bia?ek antyapoptotycznych Bcl-XL, (podtrzymuj?c przez to proliferacj? aktywowanych limfocyt?w T), a tak?e zmienia polaryzacj? limfocyt?w Th w kierunku Th2. CD28 funkcjonuje g??wnie jako regulator pozytywny aktywacji limfocyt?w T, odkryto jednak, ?e wp?ywa na negatywn? selekcj? obwodowych limfocyt?w T. Sygna?y CD28 przyczyniaj?ce si? do ekspansji klonalnej oraz funkcji efektorowych, czyni? jednocze?nie limfocyty T bardziej podatnymi na ?mier? kom?rki indukowan? aktywacj? ? AICD. Przy aktywacji limfocyt?w T na skutek silnego sygna?u TCR, sygna?y CD28 redukuj? ekspansj? limfocyt?w T, zwi?kszaj? apoptoz? i u?atwiaj? tolerancj?. Limfocyty T CD8+ pozbawione antygenu CD28 pe?ni? w organizmie funkcj? limfocyt?w regulatorowych. Blokada interakcji CD28-B7 mo?e by? u?yteczna w zapobieganiu niepo??danej aktywacji uk?adu immunologicznego w alergiach, po transplantacji oraz w wielu chorobach autoimmunizacyjnych. Ostatnio coraz wi?cej uwagi po?wi?ca si? przeciwcia?om monoklonalnym anty-CD28 i mo?liwo?ciom leczenia nimi pacjent?w z chorobami autoimmunizacyjnymi oraz po przeszczepach.
S?owa kluczowe: CD28 ? kostymulacja ? limfocyt T


Summary
The CD28 molecule is a glycoprotein presented mainly on T lymphocytes. It performs several functions in the organism, an important one being its role of costimulator for the activation of T lymphocytes. Binding with B7-1 (CD80) and B7-2 (CD86) ligands on antigen-presenting cells (APCs) induces the second signal essential for the activation of T lymphocytes and facilitates close apposition of the cell membranes of the APC and T cell. Costimulation through CD28 enhances the transcription and stability of IL-2 mRNA, the expression of Bcl-XL antiapoptotic molecules (thus supporting the proliferation of activated T lymphocytes), and also changes the polarization of Th lymphocytes towards the Th2 type. CD28 is mainly a positive regulator of T-cell activation, but it was also found to influence the negative selection of peripheral T lymphocytes. CD28 signals contributing to clonal expansion and effectory functions make T cells more sensitive to activation-induced cell death (AICD). When T lymphocytes are involved as a result of a strong TCR signal, the CD28 signal reduces the expansion of T cells, enhances apoptosis, and facilitates tolerance. CD8+ T lymphocytes, which lack the CD28 marker, play the role of regulatory cells. Blockade of the CD28-B7 interaction could be useful in preventing undesirable activation of the immune system in allergies, after transplantation, and in autoimmune diseases. Recently, more and more attention is being paid to anti-CD28 monoclonal antibodies and the possibilities of treating patients with autoimmune diseases and patients after transplantation.
Key words: CD28 ? costimulation ? lymphocyte T




Wykaz skr?t?w:
APC ? kom?rka prezentuj?ca antygen (antigen presenting cell); DC ? kom?rka dendrytyczna (dendritic cell); IFN ? interferon; IL ? interleukina; mAb ? przeciwcia?o monoklonalne; MHC ? g??wny uk?ad zgodno?ci tkankowej (major histocompatibility complex); TCR ? receptor limfocytu T (T cell receptor); Th ? limfocyt T pomocniczy; TNF ? czynnik martwicy nowotworu (tumor necrosis factor).
1. WPROWADZENIE
Cz?steczka CD28 (pocz?tkowo znana jako Tp44) po raz pierwszy zosta?a scharakteryzowana w 1980 r. przez Hansena jako nowy antygen powierzchniowy limfocyt?w T [9]. Dalsze badania ujawni?y jego kostymuluj?c? rol? w aktywacji tych kom?rek. CD28 to glikoproteina o masie 44 kDa, wi???ca si? z ligandami B7-1 (CD80) oraz B7-2 (CD86) obecnymi na kom?rkach prezentuj?cych antygen ? APC (makrofagi, kom?rki dendrytyczne, limfocyty B). CD28 pe?ni liczne role i ma ogromne znaczenie w sprawnym funkcjonowaniu systemu immunologicznego [9].
CD28 wywiera bezpo?rednie dzia?anie na progresj? cyklu kom?rkowego, aktywacj? czynnik?w transkrypcyjnych NF-AT, NF-kB, AP-1, MYC, FOS i JUN, przebudow? chromatyny i demetylacj? DNA [1]. Po?rednio wp?ywa na r??nicowanie cytotoksycznych limfocyt?w T, ekspansj? klonaln?, ekspresj? innych immunoreceptor?w. Zapobiega reakcji nadwra?liwo?ci. Zmienia polaryzacj? limfocyt?w Th na korzy?? Th2. W odpowiedzi humoralnej wp?ywa na prze??czanie izotypu oraz hipermutacje somatyczne [1].
2. STRUKTURA I EKSPRESJA
2.1. Struktura moleku?y CD28
Cz?steczka CD28 nale?y do nadrodziny immunoglobulin. Homologi ludzkiego genu koduj?cego to bia?ko wykryto u wielu zwierz?t, w tym u myszy, gdzie wyst?puje do 77% podobie?stwa z ludzkim genem. Ludzka cz?steczka CD28 jest glikoprotein? o masie cz?steczkowej 44 kDa i ma struktur? homodimeru. Zbudowana jest z pojedynczej pozakom?rkowej domeny w kszta?cie litery V, zawieraj?cej wi?zania dwusiarczkowe i motyw MYPPPY niezb?dny do wi?zania liganda B7, oraz z cz??ci b?onowej i kr?tkiej domeny cytoplazmatycznej [3].
Cytoplazmatyczna domena monomerycznego CD28 sk?ada si? z 41 aminokwas?w [11]. W przeciwie?stwie do czynnik?w wzrostu, nie ma aktywno?ci kinazy, nie ma r?wnie? wewn?trznej aktywno?ci katalitycznej. Zawiera natomiast swoiste miejsca fosforylacji seryny/treoniny oraz ?ci?le konserwatywn? sekwencj? ? motyw YMNM zaanga?owany w rekrutacj? kilku wewn?trzkom?rkowych kinaz, w??czaj?c w to lipidow? kinaz? PI3 (phosphatidylinositol 3-kinase) [3].
2.2. Glikozylacja moleku?y CD28
Glikozylacja ma zasadnicze znaczenie dla dojrzewania bia?ek i sortowania ich do organelli docelowych. Reguluje ponadto rozmieszczenie receptor?w w obr?bie synapsy immunologicznej oraz ich swoiste modyfikacje wzmacniaj?ce wi?zanie ligand?w. Prawie 50% masy molekularnej cz?steczki CD28 stanowi N-glikan. W razie zablokowania N-glikozylacji (mutacja punktowa lub inhibitory), znacznie zwi?ksza si? zdolno?? cz?steczki CD28 do wi?zania si? z B7-1 (CD80) znajduj?cym si? na kom?rce prezentuj?cej antygen (APC), a stymulacja poprzez hipoglikolizowan? moleku?? CD28 silniej indukuje aktywno?? promotora IL-2. Zatem N-glikozylacja reguluje negatywnie interakcje CD28-B7-1, zmniejszaj?c tym samym sygna? przekazywany poprzez CD28. Przypuszcza si? r?wnie?, ?e N-glikany reguluj? g?sto?? skupiania si? moleku? CD28 po ligacji z B7-1/B7-2 [22].
2.3. Gen koduj?cy moleku?? CD28
Gen koduj?cy moleku?? CD28 ma wielko?? 300 kb, podobnie jak gen koduj?cy cz?steczk? CTLA-4. U ludzi znajduje si? w obr?bie pr??ka q33 chromosomu drugiego, u myszy w pr??ku C chromosomu pierwszego [14]. Sk?ada si? z czterech ekson?w, z kt?rych ka?dy koduje swoist? funkcjonalnie domen?. Co wi?cej, wyizolowano cztery r??ne produkty mRNA, b?d?ce rezultatem alternatywnego ci?cia i sk?adania oraz poliadenylacji pierwotnego transkryptu genu CD28 [9]. Ekspresja genu CD28 jest regulowana przez wiele r??nych czynnik?w transkrypcyjnych, kt?re nie s? jeszcze do ko?ca poznane [6,7].
2.4. Ekspresja markera CD28 na limfocytach T
Cz?steczka CD28 ulega konstytutywnej ekspresji na 95% kom?rek CD4+ i na 50% kom?rek CD8+ [9,11,21]. Wyst?puje na ludzkich limfocytach w ilo?ci 6?104 cz?steczek na kom?rk?, dla por?wnania receptor TCR ? 2?104 cz?steczek na kom?rk?. Ekspresja CD28 zwi?ksza si? po zwi?zaniu kompleksu TCR/CD3 i pod wp?ywem substancji na?laduj?cych sygna?y receptorowe dla limfocyt?w T. Zwi?zanie moleku?y CD28 przez B7 podczas aktywacji limfocyt?w T przez APC obni?a zar?wno poziom mRNA cz?steczki CD28 jak i jej ekspresj? powierzchniow?. Ujemna regulacja mRNA jest przej?ciowa i trwa 4?24 godziny, podczas gdy obni?ona ekspresja CD28 utrzymuje si? do 48 godzin. Wyd?u?a to okres braku mo?liwo?ci wygenerowania odpowiedzi w wyniku restymulacji CD28 i mo?e mie? znaczenie w ograniczaniu zakresu i trwania odpowiedzi immunologicznej [9].
2.5. Ekspresja CD28 na innych kom?rkach uk?adu odporno?ciowego
Obecno?? markera CD28, chocia? charakterystyczn? dla limfocyt?w T, wykazano tak?e na innych kom?rkach uk?adu odporno?ciowego: neutrofilach i eozynofilach [35,37,38,39]. Moleku?a CD28 ekspresjonowana na neutrofilach ma tak? sam? mas? cz?steczkow?, jak moleku?a CD28 limfocyt?w T, ale odmienn? ni? na eozynofilach. Neutrofile migruj? do miejsca infekcji i/lub zapalenia, gdzie pe?ni? rozmaite funkcje. Przyczyniaj? si? do rozwoju wielu chor?b, takich jak stwardnienie rozsiane, zesp?? ostrego wyczerpania oddechowego oraz ?uszczyca. Leczenie chorych na ?uszczyc? bia?kiem fuzyjnym CTLA-4-Ig, blokuj?cym interakcje mi?dzy CD28 oraz jego ligandami, zapobiega infiltracji kom?rkowej neutrofil?w, co sugeruje udzia? CD28 w migracji tych kom?rek [35].
Receptor CD28 obecny na eozynofilach pe?ni rol? silnego aktywatora tych kom?rek. Sygna?y p?yn?ce z CD28 indukuj? uwalnianie cytokin typu pierwszego (IL-2 oraz IFN-g) oraz typu drugiego (IL-13) [37,38,39]. W odr??nieniu od limfocyt?w T wymagaj?cych sygna?u kostymuluj?cego, do aktywacji eozynofil?w wystarcza stymulacja samego receptora CD28.
3. FUNKCJE BIOLOGICZNE MOLEKU?Y CD28
3.1. Wp?yw CD28 na sygnalizacj? poprzez receptor TCR
Proces aktywacji limfocyt?w zapocz?tkowany jest przez tworzenie synapsy immunologicznej (IS) mi?dzy limfocytem T a kom?rk? prezentuj?c? antygen (APC). W obr?bie synapsy dochodzi do zag?szczenia receptor?w TCR i stabilizacji ich po??cze? z kompleksami peptyd?MHC poprzez interakcje cz?steczek adhezyjnych. Obecnie uwa?a si?, ?e sygna? przekazywany do wn?trza kom?rki poprzez CD28 u?atwia blisk? apozycj? b?on kom?rkowych limfocytu T i kom?rki APC. Wykazano, ?e cz?steczka CD28 po?redniczy w adhezji kom?rkowej w nieobecno?ci stymulacji TCR, co sugeruje znaczenie tej moleku?y dla wczesnego kontaktu APC-TCR [2].
Do optymalnej aktywacji limfocyt?w T swoistych antygenowo s? niezb?dne dwa sygna?y. Po swoistym rozpoznaniu antygenu przez TCR, kompleks CD3 inicjuje transdukcj? sygna?u pierwszego. Sygna? drugi, kt?ry mo?e by? zar?wno stymuluj?cy jak i hamuj?cy, jest zapewniany przez moleku?y kostymuluj?ce, m.in. cz?steczk? CD28 i CTLA-4 [3,29]. Zwi?zanie receptora TCR w nieobecno?ci sygna??w CD28 prowadzi do apoptozy lub anergii. Przy ma?ej cz?sto?ci pobudzania receptora TCR, CD28 zapewnia pot??ny sygna? synergiczny prowadz?cy do efektywnej aktywacji czynnik?w transkrypcyjnych, takich jak NF-kB, NF-AT, oraz bia?ko aktywatorowe AP-1, kt?re z kolei kontroluj? proliferacj? kom?rki, ?mier? i r??nicowanie [1,9]. Natomiast przy silnej lub d?ugotrwa?ej stymulacji, kostymulacja CD28 nie zawsze jest wymagana do aktywacji limfocyt?w T [27]. Jednak?e aktywacja za pomoc? s?abych agonist?w lub przy ma?ej koncentracji peptydu jest zale?na od kostymulacji CD28 [27].
3.2 Wp?yw CD28 na wytwarzanie IL-2
Moleku?a CD28 wp?ywa na proliferacj? i wytwarzanie cytokin przez limfocyty CD4+ oraz CD8+. Kostymulacja zwi?ksza proliferacj? obydwu populacji limfocyt?w, ale zwi?kszenie wytwarzania cytokin, w tym IL-2, obserwuje si? g??wnie w?r?d limfocyt?w CD4+. Nast?puje tu czterdziestokrotne zwi?kszenie wydzielania IL-2 natomiast limfocyty CD8+ w wyniku kostymulacji zwi?kszaj? wytwarzanie IL-2 oko?o pi?ciokrotnie [26]. IL-2 jest czynnikiem wzrostu limfocyt?w Th, NK oraz limfocyt?w T regulatorowych. Zdecydowanie najwa?niejsz? funkcj? IL-2 jest jednak pobudzanie proliferacji limfocyt?w T cytotoksycznych CD8+.
CD28 wzmaga wytwarzanie IL-2 i ekspresj? IL-2R oraz przyspiesza rozpocz?cie i przebieg cyklu kom?rkowego [1]. Kostymulacja CD28 znacz?co zwi?ksza transkrypcj? gen?w IL-2 oraz TNF-b w naiwnych limfocytach CD4+, natomiast nie wp?ywa na wytwarzanie cytokin w efektorowych/ limfocytach pami?ci CD4+ [26]. Zdolno?? CD28 do promowania wytwarzania IL-2 wymaga sprawnego motywu wi???cego kinaz? Lck [31].
3.3. Wp?yw CD28 na polaryzacj? limfocyt?w Th
Limfocyty Th zawieraj? na swojej powierzchni cz?steczk? CD4 bior?c? udzia? w wi?zaniu cz?steczki MHC klasy II. Limfocyty te, po okre?lonej liczbie podzia??w, mog? si? r??nicowa? w dw?ch kierunkach ? dzia?aj?cych prozapalnie Th1 i przeciwzapalnych Th2, zale?nie od swoistych cytokin polaryzuj?cych, niezb?dnych do efektywnej indukcji czynnik?w j?drowych T-bet oraz GATA3. Limfocyty Th1 wytwarzaj? m.in. cytokiny IFN-g oraz TNF-a, dzia?aj?ce g??wnie na aktywacj? makrofag?w. Th2 bior? natomiast udzia? w indukcji odpowiedzi humoralnej ? wytwarzaj? IL-4, IL-5 i IL-6, niezb?dne do dojrzewania i r??nicowania limfocyt?w B. Wykazano, ?e ekspresja czynnika GATA3 wymaga obecno?ci czynnika NF-kB z jednoczesnym sygna?em p?yn?cym od CD28. Zatem sygna? z moleku?y CD28 faworyzuje r??nicowanie kom?rek Th w limfocyty Th2 [27].
3.4. Wp?yw CD28 na apoptoz?
Przekazanie sygna?u z kompleksu TCR nie zawsze musi prowadzi? do aktywacji limfocytu. Jego konsekwencj? mo?e by? wej?cie w stan anergii lub apoptoza. Proces ten odgrywa g??wn? rol? w selekcji tymocyt?w w grasicy, jednak r?wnie? obwodowe limfocyty mog? reagowa? apoptoz? na sygna? TCR. Warunkiem sprzyjaj?cym apoptozie tych kom?rek jest du?a ilo?? antygenu przy jednoczesnym braku czynnik?w prozapalnych, w?r?d kt?rych w warunkach fizjologicznych znajduj? si? r?wnie? cytokiny przeciwapoptotyczne.
Jednymi z g??wnych mediator?w apoptozy limfocyt?w T s? cz?steczki Fas/FasL uczestnicz?ce w wyzwalaniu tzw. ?mierci kom?rek indukowanej aktywacj? (activation induced cell death - AICD). AICD jest wyzwalana w kom?rce przez po??czenie cz?steczki Fas znajduj?cej si? na jej powierzchni z FasL tej samej lub innej kom?rki. Stymulacja TCR/CD3 wcze?niej aktywowanego limfocytu (reaktywacja) indukuje ekspresj? FasL na kom?rce i sprzyja po??czeniu FasL z Fas. Powoduje to rekrutacj? moleku? efektorowych do domeny cytoplazmatycznej Fas i aktywacj? kom?rkowej kaspazy 8, co uruchamia kaskad? kaspaz wiod?c? do apoptozy kom?rki.
Limfocyty T CD4+ myszy z wy??czonym genem CD28 s? bardzo wra?liwe na apoptoz? indukowan? przez Fas. Cz?steczka CD28 zapewnia ochron? przed apoptoz? z udzia?em Fas dzi?ki aktywacji ?cie?ki sygnalizacyjnej z udzia?em kinaz PI3 oraz Akt. Limfocyty T wykazuj?ce ekspresj? aktywnej Akt s? odporne na apoptoz? za po?rednictwem Fas zar?wno in vivo, jak i in vitro. Aktywno?? Akt hamuje rekrutacj? kaspazy 8, czego rezultatem jest blokada kaskady apoptotycznej w myszach transgenicznych Akt [17].
Kaskada kaspaz mo?e by? uruchomiona r?wnie? przez zwi?kszenie przepuszczalno?ci b?on otaczaj?cych mitochondrium. W regulacji przepuszczalno?ci tych b?on uczestnicz? bia?ka b?onowe nale??ce do rodziny Bcl. Niekt?re z tych bia?ek (np. Bcl-2, Bcl-XL) zwi?kszaj? prawdopodobie?stwo prze?ycia kom?rki, inne (np. Bak i Bax) doprowadzaj? kom?rk? do apoptozy. CD28 promuje przetrwanie limfocyt?w T, przez wzmacnianie ekspresji Bcl-XL, kt?ry z kolei zapobiega indukowanej przez Fas ?mierci kom?rki. Mechanizm w jaki CD28 reguluje indukcj? Bcl-XL pozostaje nieznany. Mimo ?e sygnalizacja poprzez TCR jest wystarczaj?ca do stymulacji transkrypcji mRNA Bcl-XL, CD28 poprzez aktywacj? kinazy PI3 zapewnia krytyczny sygna? reguluj?cy translacj? transkryptu Bcl-XL [9].
Apoptoza mo?e by? te? indukowana w limfocytach obwodowych, gdy wyst?puje cz?sta lub sta?a stymulacja antygenowa. Takie wywo?anie apoptozy, zale?ne od stymulacji antygenowej, jest wa?ne w regulacji puli limfocyt?w obwodowych. Dowiedziono, ?e du?e dawki antygenu lub silne wi?zanie TCR mo?e doprowadzi? do os?abienia odpowiedzi limfocyt?w T na skutek utraty cz??ci nowo zaktywowanych przez antygen limfocyt?w za po?rednictwem apoptozy. Wykazano, ?e w procesie tym mo?e uczestniczy? antygen CD28, zw?aszcza w sytuacji, kiedy sygna? TCR osi?gnie poziom krytyczny [41].
Reasumuj?c, kombinacja sygna??w z TCR oraz CD28 determinuje zar?wno pozytywn?, jak i negatywn? regulacj? aktywno?ci i prze?ycia limfocyt?w T. Je?li poziom sygna?u dostarczonego w wyniku wi?zania liganda jedynie przez receptor TCR jest niewystarczaj?cy, aby m?g? osi?gn?? pr?g wymagany dla aktywacji, sygna?y dostarczane przez CD28 promuj? proliferacj? kom?rek. Je?li poziom sygna?u dostarczonego z wi?zania TCR jest optymalny, CD28 zwielokrotnia proliferacj?. Je?li natomiast poziom sygna?u dostarczonego z wi?zania TCR znacznie przekracza pr?g wymagany do aktywacji, sygna?y z CD28 wzmacniaj? apoptoz? [41].
3.5. Wp?yw CD28 na selekcj? limfocyt?w (tolerancja pierwotna)
W trakcie dojrzewania limfocyt?w T w grasicy zachodzi kilka etap?w selekcji, w wyniku czego nast?puje eliminacja ponad 90% dojrzewaj?cych kom?rek. Proces dojrzewania mo?na podzieli? na dwa etapy: faz? wczesn? (bez TCR) i p??n? (selekcja pozytywna i negatywna) [33].
Selekcji pozytywnej s? poddawane limfocyty podw?jnie pozytywne ? zawieraj?ce zar?wno marker CD4 jak i CD8 (CD4+CD8+). W jej wyniku dochodzi do restrykcji MHC, czyli nastawienia limfocyt?w T na rozpoznawanie w przysz?o?ci antygen?w prezentowanych przez autogeniczne cz?steczki MHC. W procesie selekcji pozytywnej znacz?c? rol? odgrywa cz?steczka CD28. Na modelu do?wiadczalnym udowodniono, ?e nieobecno?? kostymulacji CD28/B7 prowadzi do nasilenia selekcji w grasicy. Moleku?a CD28 hamuje bowiem r??nicowanie dojrza?ych limfocyt?w T pojedynczo pozytywnych poprzez hamowanie ich selekcji w czasie r??nicowania w grasicy [33].
W grasicy, podczas rozwoju, powstaj? limfocyty T z receptorami swoistymi dla antygen?w w?asnych. Selekcja negatywna polega na tym, ?e w celu wyeliminowania ryzyka autoimmunizacji, limfocyty zbyt silnie wi???ce w?asne MHC klasy I i II s? usuwane za po?rednictwem apoptozy [41]. Prawdopodobnie w negatywn? selekcj? in vitro s? zaanga?owane dwie odmienne ?cie?ki. Pierwsza ? zale?na od CD28, dla interakcji o ma?ej zdolno?ci wi?zania, oraz druga ? niezale?na od CD28, dla interakcji o du?ym powinowactwie [33].
Tymocyty do prze?ycia potrzebuj? przede wszystkim sygna??w hamuj?cych ich apoptoz?. Sygna? p?yn?cy od moleku?y CD28 wzmacnia ekspresj? Bcl-XL, co z kolei zapobiega indukowanej przez Fas ?mierci kom?rki, uczestnicz?c tym samym w procesie nabywania przez limfocyty tolerancji na w?asne antygeny podczas dojrzewania limfocyt?w w pierwotnych narz?dach limfatycznych (tolerancja pierwotna) [41]. Stwierdzono, ?e prenatalne zablokowanie ?cie?ek B7-1 i B7-2 hamuje delecj? klonaln? limfocyt?w T w grasicy i prowadzi do akumulacji autoreaktywnych limfocyt?w T na obwodzie [33,41]. Negatywna selekcja podw?jnie pozytywnych tymocyt?w jest redukowana w odpowiedzi na antygen lub przeciwcia?o anty-TCR/CD3 w myszach pozbawionych CD28, co jednoznacznie wskazuje na udzia? CD28 w tym procesie [9,33].
W trakcie selekcji w grasicy cz??? autoreaktywnych limfocyt?w nie ulega eliminacji, g??wnie dlatego, ?e nie wszystkie antygeny s? w grasicy obecne. Niezb?dne s? zatem mechanizmy zapewniaj?ce nabywanie tolerancji obwodowej.
Aktywacja dziewiczego limfocytu T wi??e si? z przekazaniem mu przez kom?rk? dendrytyczn? pe?ni?c? rol? APC dw?ch sygna??w: poprzez receptor TCR oraz cz?steczk? CD28 (kostymulacja) [33]. Gdy podczas przechodzenia przez tkanki obwodowe receptor TCR limfocyt?w naiwnych zwi??e cz?steczk? MHC bez prezentacji w?asnych antygen?w i udzia?u cz?steczek kostymuluj?cych, wiedzie to do anergii. Ponadto aktywacja limfocyt?w dziewiczych prowadzi do ekspresji antygenu CTLA-4, kt?ry jest ?r?d?em sygna?u negatywnego i hamuje aktywno?? limfocyt?w T. Stan anergii mo?e mie? wiele stopni nasilenia ? od obni?enia poziomu ekspresji TCR do ?mierci kom?rki w??cznie. W stanie anergii, w limfocycie zmniejsza si? wytwarzanie wielu cytokin, w tym IL-2. Limfocyt nie ulega aktywacji po rozpoznaniu swoistego antygenu, nawet je?li otrzymuje jednocze?nie kostymulacj? wystarczaj?c? do aktywacji limfocytu dziewiczego. Anergia na skutek braku kostymulacji jest jednym z podstawowych mechanizm?w fizjologicznej tolerancji w?asnych antygen?w na obwodzie.
4. LIMFOCYTY CD28?
4.1. Populacja limfocyt?w CD8+CD28?
Zwi?kszaj?ca si? proporcja kom?rek CD28? zosta?a r?wnie? udokumentowana w przypadku chor?b zwi?zanych z chroniczn? stymulacj? antygenow?. Przyk?adem mo?e by? zwi?kszaj?ca si? liczba kom?rek CD28? u os?b zaka?onych wirusem HIV, kt?ra mo?e si?ga? prawie 65% [10,12,18]. Sugeruje si?, ?e dominacja kom?rek CD8+CD28? w infekcji wirusem HIV odzwierciedla ci?g?e r??nicowanie kom?rek CD8+CD28+ w kom?rki efektorowe w odpowiedzi na chroniczn? wirusow? stymulacj? [10].
Zwi?kszenie populacji limfocyt?w CD8+CD28? zaobserwowano r?wnie? po przeszczepie organ?w, w przewlek?ych zapaleniach, w chorobach autoimmunizacyjnych, takich jak reumatoidalne zapalenie staw?w, w czasie infekcji, przy niedoborach immunologicznych, nadmiarze metali, w przypadkach ci??kiego alkoholizmu oraz wielu innych [5,34].
Ekspresja moleku?y CD28 na limfocytach T zmniejsza si? z wiekiem. Jedynie 1% limfocyt?w T krwi obwodowej noworodk?w nie wykazuje ekspresji antygenu CD28, natomiast mi?dzy 77 a 99 rokiem ?ycia odsetek ten wynosi oko?o 25% (zakres: 3?73%) [10].
Obecnie uwa?a si?, ?e limfocyty CD28? wywodz? si? z kom?rek CD28+, kt?re przesz?y ju? swoj? maksymaln?, programowan? liczb? podzia??w kom?rkowych i osi?gn??y limit Hayflicka [10,34]. Replikatywne starzenie (replicative senescence ? RS) jest charakterystyk? prawid?owych kom?rek somatycznych, opisuj?c? ich sko?czon? i przewidywaln? liczb? podzia??w, zanim osi?gn? nieodwracalny stan zahamowania wzrostu. Przy odpowiednim od?ywianiu, kultury kom?rek, kt?re osi?gn??y RS mog? by? utrzymywane przy ?yciu przez wiele miesi?cy, mimo braku proliferacji. Wykazano, ?e limfocyty T, kt?re osi?gn??y RS maj? kr?tsze telomery podzia?owe o d?ugo?ci 5?7 kb [10].
Chroniczna stymulacja uk?adu odporno?ciowego mo?e prowadzi? do jego dysfunkcji. Jest to niebezpieczne zw?aszcza u os?b starszych ze wzgl?du na inwolucj? grasicy i to, ?e limfocyty T mog?y ju? przej?? wiele rund podzia??w. Og?lnie, kom?rki CD28? s? lepiej poznane i maj? wi?ksze znaczenie w?r?d limfocyt?w CD8+, czyli tych zwi?zanych z obron? przeciwwirusow?. Jednak nadal pozostaje niepewne czy ekspansja limfocyt?w CD8+CD28? jest bezpo?rednio zaanga?owana w swoist? odpowied? przeciwwirusow?. Nie do ko?ca wiadomo te? jak? rol? odgrywa cz?steczka CD28 w programie starzenia si? [10].
4.2. CD8+CD28? jako limfocyty regulatorowe
Limfocyty CD8+ mog? pe?ni? zar?wno rol? efektor?w, jak i regulator?w odpowiedzi odporno?ciowej. Liczne badania nad tym zagadnieniem doprowadzi?y do scharakteryzowania populacji regulatorowych kom?rek CD8+CD28?. Odkryto, ?e za funkcje regulatorowe odpowiada w?a?nie brak ekspresji moleku?y CD28, zar?wno u myszy CD28?/?, jak i u myszy dzikich [25].
Limfocyty CD8+CD28? dziel? si? szybciej i ?yj? d?u?ej ni? CD8+CD28+ i CD4+. Prawdopodobnie jest to wynikiem kr?tszego podzia?u kom?rkowego, odmiennej odpowiedzi na cytokiny regulatorowe oraz wi?kszej oporno?ci na apoptoz? [34,36]. Nale?y zaznaczy?, ?e istniej? sprzeczne dane dotycz?ce cz?stotliwo?ci, z jak? limfocyty CD8+CD28? ulegaj? spontanicznej apoptozie. Wi?kszo?? badaczy wskazuje, ?e kom?rki takie s? relatywnie oporne na apoptoz? [24,34,36]. Dla kontrastu, istniej? dane pochodz?ce od os?b zainfekowanych wirusem HIV, u kt?rych populacje CD8+CD28? by?y bardzo podatne na spontaniczn? apoptoz? [28,36]. Oporno?? kom?rek CD8+CD28? na apoptoz? jest tym bardziej zagadkowa, ?e jak wspomniano wcze?niej, ekspresja markera CD28 chroni kom?rki przed apoptoz?.
Funkcj? limfocyt?w CD8+CD28? jest indukowanie r??nicowania APC, poprzez nadawanie im w?a?ciwo?ci tolerogennych wzgl?dem limfocyt?w Th. Zdolno?? limfocyt?w Th do wytwarzania IL-2 w odpowiedzi na APC zostaje zredukowana i zamiast aktywacji kom?rek CD4+ Th rozwija si? stan anergii [8,23]. APC pod wp?ywem regulatorowych kom?rek CD8+CD28? r??nicuj? si? w profesjonalne kom?rki supresorowe i nie powracaj? ju? do fenotypu stymulacyjnego [13].
4.3 Limfocyty CD8+CD28? w transplantologii oraz chorobach autoimmunizacyjnych
Zaobserwowano, ?e pacjenci po przeszczepie narz?dowym wykazuj? ekspansj? limfocyt?w CD8+CD28?. Fenotyp limfocyt?w CD28? i CD28+ u pacjent?w odrzucaj?cych i toleruj?cych przeszczep nie r??ni si? pod wzgl?dem marker?w aktywacji i pami?ci [8]. Wykazano natomiast r??nice w oddzia?ywaniu kom?rek CD8+CD28? na APC. U pacjent?w toleruj?cych przeszczep, limfocyty CD8+CD28? indukuj? w APC ekspresj? ILT3 i ILT4, co w konsekwencji hamuje ?cie?k? sygna?ow? CD40/CD40L i sprzyja prze?yciu przeszczepu. Kom?rki CD8+CD28? u pacjent?w w okresie ostrego odrzucania przeszczepu, nie maj? takich w?a?ciwo?ci. W obydwu przypadkach limfocyty CD8+CD28? nie wykazuj? cytotoksyczno?ci. Z kolei kom?rki CD8+CD28+ s? cytotoksyczne tylko u pacjent?w odrzucaj?cych przeszczep [8].
Myszy pozbawione genu CD28 s? naturalnie odporne na aktywnie indukowane zapalenie m?zgu i rdzenia kr?gowego (EAE ? do?wiadczalne alergiczne zapalenie m?zgu i rdzenia kr?gowego ? experimental autoimmune encephalomyelitis). W tym mysim modelu ludzkiego stwardnienia rozsianego nast?puje demielinizacja o?rodkowego uk?adu nerwowego (OUN) z udzia?em limfocyt?w T CD4+. Udowodniono, ?e regulatorowe kom?rki CD8+CD28? przyczyniaj? si? do naturalnej odporno?ci na EAE przy nieobecno?ci kostymulacji CD28. Odkryto, ?e limfocyty T CD28?/? wytwarzaj? mniej makrofagowego bia?ka zapalnego 1a (MIP-1a) ni? limfocyty T osobnik?w kontrolnych. Brak objaw?w klinicznych mo?e by? przynajmniej w cz??ci nast?pstwem niewystarczaj?cej migracji kom?rek do OUN [25].
Dowodem na pe?nienie przez kom?rki CD8+CD28? funkcji regulatorowych by?o wykazanie, ?e zredukowanie odsetka kom?rek CD8+ (poni?ej 1% obwodowych limfocyt?w podczas badania cytometrem przep?ywowym) czyni?o myszy pozbawione genu CD28 podatnymi na EAE. Wydaje si? jednak, ?e w mechanizmy regulacyjne kom?rek CD8+CD28? jest zaanga?owana tak?e cz?steczka CD8, poniewa? zmniejszona ekspresja powierzchniowa CD8 u myszy heterozygotycznych jest powi?zana z utrat? funkcji regulatorowych in vivo. Supresja EAE przez kom?rki CD8+CD28? mo?e mie? ?r?d?o w ich dzia?aniu inhibitorowym wywieranym na ekspansj? kom?rkow? limfocyt?w Th1 [25].
4.4. Populacja limfocyt?w CD4+CD28?
Dane literaturowe, wskazuj? ?e utrata antygenu CD28 przez limfocyty CD4+ jest wynikiem powtarzanej stymulacji antygenowej i przed?u?onej ekspozycji kom?rek T na TNF-a. Szczeg?lnie interesuj?ce jest wyst?powanie limfocyt?w CD4+CD28? w reumatoidalnym zapaleniu staw?w oraz mia?d?ycy t?tnic wie?cowych, poniewa? nasilenie przebiegu wymienionych chor?b jest ?ci?le skorelowane z rosn?cym odsetkiem tych kom?rek [34].
Limfocyty CD4+CD28? s? wysoce autoreaktywne. Stwierdzono, ?e wytwarzaj? one na wysokim poziomie IFN-g, co czyni je kom?rkami prozapalnymi. Trac?c swoje w?a?ciwo?ci limfocyt?w pomocniczych, nabieraj? cech charakterystycznych dla kom?rek NK, takich jak receptory KIR (killer cell immunoglobulin-like receptors) [34].
Ekspresja moleku?y CD28 na limfocytach CD4+ zmniejsza si? u biorc?w przeszczep?w nerkowych, co wydaje si? mie? ?cis?y zwi?zek z d?ugo?ci? prze?ycia przeszczepu. Limfocyty CD4+CD28? s? ci?gle aktywowane u pacjent?w z d?ugoterminowym prze?yciem przeszczepu, a to mo?e mie? bezpo?redni zwi?zek z tolerancj? przeszczepu. U niekt?rych pacjent?w z wy?szym odsetkiem limfocyt?w CD4+CD28? odpowied? przeciwko kom?rkom dawcy jest s?absza. Konsekwentnie, chroniczne odrzucanie przeszczepu zaobserwowano u pacjent?w z mniejsz? liczb? limfocyt?w CD4+CD28? [19]. Sugeruje to, ?e tolerancja na przeszczep alogeniczny mo?e si? rozwija? z udzia?em pewnych sta?ych zmian w zdolno?ci limfocyt?w Th do otrzymywania sygna?u od moleku?y CD28. W zwierz?cych modelach chor?b autoimmunizacyjnych, populacja kom?rek CD4+ ekspresjonuj?cych CD28 na niskim poziomie wzrasta dramatycznie przed pojawieniem si? choroby. Transfer takich limfocyt?w do zwierz?cia zapobiega powstawaniu uszkodze? autoimmunologicznych zwi?zanych z wytwarzaniem autoprzeciwcia?. Przypuszcza si?, ?e limfocyty CD4+CD28? pe?ni? funkcje kom?rek supresorowych, kt?re hamuj? odpowied? immunologiczn? w d?ugotrwa?ym przyj?ciu ludzkich przeszczep?w alogenicznych [19].
5. ZNACZENIE MOLEKU?Y CD28 DLA ZDROWIA CZ?OWIEKA
5.1. Przeciwcia?a monoklonalne anty-CD28
Przeciwcia?a monoklonalne (mAb) s? szeroko stosowane jako ligandy zdolne do blokowania lub zapocz?tkowania sygnalizacji p?yn?cej od receptor?w powierzchniowych. Obecnie s? prowadzone liczne badania nad przeciwcia?ami anty-CD28 w kontek?cie modulowania mechanizm?w kostymuluj?cych, a co za tym idzie ich zastosowania w terapii chor?b autoimmunologicznych oraz transplantologii. Wyr??nia si? dwa rodzaje przeciwcia? anty-CD28: konwencjonalne (niemitogenne) oraz superagonistyczne (mitogenne) [16].
Przeciwcia?a CD28-swoiste s? u?ywane w modelach eksperymentalnych do na?ladowania naturalnych ligand?w i zapewnienia sygna??w kostymulacyjnych dla limfocyt?w T, co zapobiega anergii limfocyt?w T in vitro. Jednak in vivo, te same przeciwcia?a anty-CD28, hamuj? ekspansj? limfocyt?w T i wytwarzanie cytokin w wyniku stymulacji superantygenem lub antygenem peptydowym. Odkryto, ?e zastosowanie przeciwcia? anty?CD28 zapobiega chorobie GVHD (przeszczep przeciw gospodarzowi ? graft versus host disease) u myszy, a u szczur?w przed?u?a prze?ycie przeszczep?w alogenicznych [40]. W przypadku choroby GVHD przyjmuje si?, ?e objawy s? wywo?ywane przez alloreaktywne limfocyty T pochodz?ce z przeszczepionego organu, kt?re naciekaj? tkanki gospodarza i wp?ywaj? na nie cytotoksycznie. Udowodniono, ?e przeciwcia?o anty-CD28 jest agonistyczne in vivo i wywo?uje immunosupresj? na skutek utraty aktywowanych przez alloantygen limfocyt?w T. Wykazano, ?e terapia przeciwcia?ami anty- CD28 usuwa limfocyty T CD4+ oraz CD8+, proliferuj?ce w odpowiedzi na alloantygen, za po?rednictwem apoptozy, przez co zapobiega chorobie GVHD [40].
Mitogenne sygna?y CD28 nie s? zupe?nie autonomiczne, ale zale?? od s?abych, spontanicznych lub tonicznych sygna??w pochodz?cych od kompleksu TCR. Przeciwcia?a CD28-swoiste maj?ce aktywno?? superagonist?w s? zdolne do stymulacji limfocyt?w T bez zaanga?owania receptora TCR. Zastosowanie superagonist?w CD28 przynosi rozmaite efekty terapeutyczne w r??nych zwierz?cych modelach chor?b autoimmunologicznych, m.in. w EAE i zapaleniu staw?w (adjuvant arthritis ? AA) [6,16]. Na podstawie eksperyment?w z regulatorowymi limfocytami T pochodz?cymi od szczur?w traktowanych superagonistami CD28 udowodniono, ?e ochrona przed EAE zale?y od limfocyt?w T regulatorowych aktywowanych przez superagonist?w CD28. Przeciwcia?a superagonistyczne CD28 s? obiecuj?cym narz?dziem w supresji chor?b autoimmunizacyjnych cz?owieka.
Apoptoza limfocyt?w T z udzia?em przeciwcia? anty-CD28 wymaga niezaburzonej ekspresji IFN-g w limfocytach T dawcy, nie mo?na jej te? zapobiec poprzez wzrost ekspresji antyapoptotycznego bia?ka Bcl-XL i pojawia si? niezale?nie od ekspresji receptor?w Fas i TNF. Wskazuje to, ?e przeciwcia?o swoiste dla CD28 mo?e by? u?yte jako owa metoda terapeutyczna, w celu zapobiegania nieprawid?owej odpowiedzi limfocyt?w T poprzez selektywn? utrat? aktywowanych limfocyt?w T. Dzia?anie agonistyczne przeciwcia?a anty-CD28 powoduje delecj? dziel?cych si? limfocyt?w T rozpoznaj?cych alloantygeny in vivo. Odkrycie to dostarcza uzasadnienia dla potencjalnej terapii z u?yciem przeciwcia? monoklonalnych anty-CD28 w celu indukcji swoistej tolerancji limfocyt?w T [40].
Wprawdzie wyniki bada? na modelach zwierz?cych s? obiecuj?ce, to jednak zastosowanie przeciwcia? anty- CD28 u ludzi mo?e nie przynie?? oczekiwanych efekt?w, a wr?cz mo?e by? niebezpieczne. W marcu 2006 r. przeprowadzono tragiczne w skutkach badanie kliniczne z u?yciem przeciwcia? anty-CD28. Sze?ciu zdrowym m??czyznom w wieku 18?40 lat wstrzykni?to preparat o nazwie TGN1412 zawieraj?cy humanizowane przeciwcia?a monoklonalne anty-CD28. Lek mia? by? pomocny w leczeniu chor?b, takich jak stwardnienie rozsiane, bia?aczka oraz reumatoidalne zapalenie staw?w. Jednak zamiast wyt?umi? dzia?anie uk?adu odporno?ciowego, zapocz?tkowa? nasilon? odpowied? odporno?ciow?. W ci?gu kilku godzin od podania preparatu ochotnicy zacz?li odczuwa? liczne dolegliwo?ci, w tym b?le g?owy, plec?w, md?o?ci, spadek ci?nienia krwi, ostatecznie dosz?o u nich do uszkodzenia funkcji wielu narz?d?w, tzw. niewydolno?ci wielonarz?dowej. Dw?ch pacjent?w zapad?o w ?pi?czk?, jeden wymaga? leczenia na oddziale intensywnej terapii. Obecnie przyczyn tego tragicznego fina?u u?ycia leku dopatruje si? w tym, ?e u?yte przeciwcia?a anty-CD28 opr?cz aktywacji limfocyt?w supresorowych, intensywnie zaktywowa?y r?wnie? limfocyty T pomocnicze, pobudzaj?c je do wytwarzania cytokin i wywo?uj?c przez to reakcj? zapaln? ca?ego organizmu [15,30].
5.2. Blokada interakcji CD28-B7
Wiele doniesie? wskazuje na korzystne skutki zablokowania interakcji CD28/B7 w leczeniu chor?b autoimmunizacyjnych [4,16], w tym EAE. Podczas wczesnej fazy rozwoju choroby ca?kowita blokada oddzia?ywa? CD28-B7 cz?sto prowadzi do z?agodzenia objaw?w i wi??e si? ze zmniejszon? proliferacj? w w?z?ach ch?onnych limfocyt?w skierowanych przeciw mielinie. W fazie ostrej i w czasie remisji mo?e natomiast zapobiec dalszym nawrotom choroby [4]. Nast?pstwa zablokowania kostymulacji zale?? jednak od dawki, czasu dzia?ania antagonist?w, linii myszy b?d? szczur?w oraz metody indukcji choroby. Zdarza si?, ?e w niekt?rych przypadkach zamiast os?abienia objaw?w EAE nast?puje nasilenie symptom?w [27].
Wykazano r?wnie? znaczenie oddzia?ywa? CD28-B7 w mysim modelu ludzkiej cukrzycy typu I (autoimmunizacyjna posta? cukrzycy z obecno?ci? przeciwcia? przeciwko kom?rkom b trzustki) ? tzw. myszy NOD (non-obese diabetic). Myszy te rozwijaj? cukrzyc? spontanicznie oko?o 20?30 tygodnia ?ycia. Podanie przeciwcia? blokuj?cych anty-CD86 (anty-B7-2) w ci?gu pierwszych 2?7 tygodni ?ycia myszy zapobiega wyst?pieniu choroby. Zastosowanie przeciwcia? w p??niejszym okresie nie przynosi ju? takiego efektu. Myszy pozbawione CD86 (B7-2) nie rozwijaj? spontanicznie cukrzycy, natomiast wydaj? si? u nich rozwija? autoimmunizacyjne polineuropatie obwodowe. Zaskakuj?ce jest to, ?e zastosowanie przeciwcia? anty-CD80 (anty-B7-1) prowadzi do nasilenia si? choroby, a u myszy NOD z wy??czeniem genu CD28 nast?puje szybsze pojawienie si? cukrzycy o gwa?towniejszym przebiegu [27].
Kostymulacja poprzez CD28 jest najwa?niejsza dla r??nicowania naiwnych limfocyt?w CD4+ w kierunku Th2. Brak kostymulacji lub zablokowanie interakcji mi?dzy CD28 i B7 skutkuje przewag? r??nicowania si? w kierunku Th1 oraz dominacj? odpowiedzi Th1, prowadz?c? do ostrzejszych objaw?w choroby autoimmunizacyjnej. Mamy tu do czynienia z pewnym paradoksem. Blokada omawianej ?cie?ki preferencyjnie blokuje r??nicowanie limfocyt?w Th2 w kierunku Th1, co mo?e potencjalnie zapobiega? chorobom wywo?ywanym przez autoreaktywne przeciwcia?a (takim jak tocze? uk?adowy). A przy tym powoduje nasilenie objaw?w chor?b autoimmunizacyjnych b?d?cych skutkiem dzia?ania limfocyt?w Th1 (takich jak autoimmunizacyjna cukrzyca) [27].
Interakcja CD28-B7 odgrywa tak?e istotna rol? w migracji kom?rek i zapaleniu. Kostymulacja CD28 jest niezb?dna do wytwarzania chemokin, kt?re pe?ni? istotne funkcje przy migracji jednoj?drzastych kom?rek do o?rodkowego uk?adu nerwowego oraz w patogenezie EAE. Tak wi?c istotn? funkcj? moleku?y CD28 w chorobach autoimmunizacyjnych swoistych tkankowo jest kontrola migracji kom?rek zapalnych oraz autoimmunizacyjnego ataku tych kom?rek na tkanki [27].
W ?wietle dotychczasowych bada? wydaje si?, ?e r??ne metody przerywaj?ce interakcje CD28-B7 przyczyniaj? si? do zwi?kszenia szans na przyj?cie przeszczepu. Zaobserwowano wyd?u?enie prze?ycia alogenicznego przeszczepu kom?rek z wysp trzustkowych u myszy w przypadku blokowania szlaku sygna?owego za pomoc? monoklonalnych przeciwcia? anty-B7-1 i anty-B7-2 [7]. W innym do?wiadczeniu traktowanie szczur?w CTLA-4Ig (bia?ko fuzyjne wi???ce z du?ym powinowactwem oba ligandy CD28) znacz?co zwi?ksza?o prze?ycie przeszczep?w serca [27]. Blokada interakcji CD28-B7 z u?yciem ludzkich przeciwcia? CTLA-4Ig by?a stosowana r?wnie? u ludzi w pr?bach klinicznych. W jednym z do?wiadcze?, u prawie po?owy pacjent?w w stanie stabilnej ?uszczycy pospolitej nast?pi?a ponad 50% poprawa kliniczna [27].
Blokada oddzia?ywa? CD28-B7 prowadzi do nieskutecznej aktywacji limfocyt?w T. Wykazano to niejednokrotnie na przyk?adzie ksenogenicznych przeszczep?w wysepek Langerhansa, kt?re wywo?uj? siln? odpowied? limfocyt?w T, trudn? do ograniczenia za pomoc? konwencjonalnej immunosupresji [4]. Obecnie prowadzi si? badania nad modyfikacjami genetycznymi dawc?w oraz alternatywnymi strategiami hamuj?cymi aktywacj? limfocyt?w T. Potencjalnie tak? terapi? hamuj?c? aktywacj? limfocyt?w T mo?e by? blokada kostymulacji.
Blokada ?cie?ki CD28 i CD40L jest skuteczna w inhibicji odpowiedzi zale?nej od limfocyt?w CD4+, ale przy aktywacji limfocyt?w CD8+ wydaje si? by? mo?liwy jaki? alternatywny model kostymulacji. Wykazano, ?e blokada dr?g sygna?owych CD28 i CD40L redukuje cz?sto?? podzia??w kom?rek alloreaktywnych i zmniejsza odsetek kom?rek ulegaj?cych apoptozie. Blokada taka nie hamuje jednak proliferacji zupe?nie [20]. Myszy transgeniczne Bcl-XL s? odporne na indukcj? tolerancji przeszczepu serca poprzez blokad? kostymulacji. Jest to zwi?zane z odporno?ci? alloreaktywnych limfocyt?w T na tzw. ?mier? przez zaniedbanie ? apoptoz? wywo?an? odci?ciem ich od czynnik?w wzrostu limfocyt?w T (passive cell death ? PCD). Myszy z nokautem genu IL-2 i g??bokim defektem apoptozy indukowanej aktywacj? limfocyt?w T, s? r?wnie? odporne na indukcj? tolerancji na przeszczepy wysepek Langerhansa i serca poprzez blokad? kostymulacji oraz rapamycyn? [20].
5.3. CD28 a leki immunosupresyjne
Cyklosporyna A
Podstawowym mechanizmem dzia?ania cyklosporyny A (CsA) jest blokada wytwarzania IL-2 przez limfocyty T [7]. CsA ??czy si? z cyklofilin? A formuj?c kompleks wi???cy i hamuj?cy zale?n? od Ca++/kalmodulina fosfataz? kalcyneuryn?. W rezultacie kalcyneuryna nie defosforyluje cytosolowej postaci czynnika transkrypcyjnego NF-AT, zapobiegaj?c tym samym transportowi NF-AT na teren j?dra, gdzie czynnik ten wi??e si? do regionu enhancera genu IL-2 inicjuj?c transkrypcj? [7]. Ostatnio wykazano tak?e, ?e CsA hamuje translokacj? czynnika NF-kB. Opr?cz tego, jest r?wnie? inhibitorem transkrypcji kilku innych gen?w, niezale?nych od funkcji NF-AT.
CsA hamuje ekspresj? cz?steczki CD28 indukowan? aktywacj?, przywr?cenie ekspresji indukowalnej wymaga restymulacji w nieobecno?ci CsA. Lek ten nie wp?ywa natomiast na ekspresj? konstytutywn? CD28. CsA poprzez inhibicj? ekspresji indukowanej aktywacj? wp?ywa na zdolno?? sygna?u przekazywanego poprzez CD28 do przed?u?ania okresu p??trwania mRNA IL-2 [7]. Mo?e wi?c oddzia?ywa? na zdolno?? cz?steczki CD28 do zapewnienia sygna?u podtrzymuj?cego wytwarzanie IL-2.
Rapamycyna
Rapamycyna (RAPA) hamuj?c proliferacj? limfocyt?w T, nie wp?ywa na ekspresj? receptora IL-2 [13], ale blokuje sygna?y zale?ne od IL-2 oraz wytwarzanie IL-2 przez aktywowane obwodowe limfocyty T. Wprawdzie blokuje sygna?y proliferacyjne, ale w odr??nieniu od cyklosporyny A, nie blokuje apoptozy poprzez AICD i mo?e wzmaga? inne procesy apoptotyczne przez inhibicj? ekspresji Bcl-2/Bcl-xl [20].
Badania wykaza?y, ?e ekspresja CD28 wywo?ana aktywacj? jest przynajmniej w cz??ci procesem zale?nym od IL-2 [7]. W indukowaniu ekspresji CD28 bior? udzia? czynniki AP-1 oraz NF-kB. S? one indukowane w?a?nie przez IL-2. Zauwa?ono, ?e RAPA w st??eniach hamuj?cych proliferacj? limfocyt?w T, nie jest w stanie wp?yn?? na ekspresj? CD28 indukowan? aktywacj?. Nale?y jednak doda?, ?e w obydwu przypadkach blokowanie ?cie?ki IL-2 jest niekompletne i mo?liwy jest wp?yw IL-2 na indukowaln? ekspresj? genu CD28 [7].
Azatiopryna
Dok?adny mechanizm dzia?ania azatiopryny jest nieznany. Odkryto jednak?e, ?e lek ten indukuj? apoptoz? w ludzkich limfocytach CD4+. Wydaje si?, ?e szlak kostymuluj?cy zale?ny od CD28, wiod?cy do zwi?kszenia ekspresji antyapoptotycznego bia?ka bcl-xL, jest celem dzia?ania azatiopryny. Pod wp?ywem azatiopryny i jej metabolit?w nast?puje supresja ekspresji bcl-xL w limfocytach T CD4+ i w rezultacie apoptoza tych kom?rek [32].
6. ZAKO?CZENIE
Mimo ?e moleku?a CD28 jest jedn? z najcz??ciej badanych i opisywanych cz?steczek kostymuluj?cych, wci?? wiele zagadnie? z ni? zwi?zanych pozostaje niewyja?nionych. Szczeg?lne zainteresowanie moleku?? CD28 jest zwi?zane z jej wp?ywem na osi?gni?cie tolerancji transplantacyjnej, a przez to potencjalnymi mo?liwo?ciami leczenia chor?b autoimmunizacyjnych oraz zapobiegania odrzucenia przeszczepu. Du?o uwagi po?wi?ca si? obecnie metodom oddzia?ywa? ?cie?ki CD28- B7 oraz przeciwcia?om monoklonalnym anty-CD28. W celu unikni?cia w przysz?o?ci niepowodze?, takich jak pr?ba kliniczna z lekiem TGN1412, nale?y jeszcze wnikliwiej zbada? cz?steczk? CD28 i jednoznacznie wyja?ni? wszelkie nie?cis?o?ci dotycz?ce jej roli i wp?ywu na organizm.
PI?MIENNICTWO
[1] Acuto O., Michel F.: CD28-mediated co-stimulation: a quantitative support for TCR signalling. Nat. Rev. Immunol., 2003; 3: 939-951
[PubMed]  
[2] Acuto O., Mise-Omata S., Mangino G., Michel F.: Molecular modifiers of T cell antigen receptor triggering threshold: the mechanism of CD28 costimulatory receptor. Immunol. Rev., 2003; 192: 21-31
[PubMed]  
[3] Alegre M.L., Frauwirth K.A., Thompson C.B.: T-cell regulation by CD28 and CTLA-4. Nat. Rev. Immunol., 2001; 1: 220-228
[PubMed]  
[4] Anand S., Chen L.: Control of autoimmune diseases by the B7-CD28 family molecules. Curr. Pharm. Des., 2004; 10: 121-128
[PubMed]  
[5] Arosa F.A.: CD8+CD28- T cells: certainties and uncertainties of a prevalent human T-cell subset. Immunol. Cell Biol., 2002; 80: 1-13
[PubMed]  
[6] Beyersdorf N., Hanke T., Kerkau T., Hunig T.: CD28 superagonists put a break on autoimmunity by preferentially activating CD4+CD25+ regulatory T cells. Autoimmun. Rev., 2006; 5: 40-45
[PubMed]  
[7] Butler J.J., Cochran J., Ward N., Hoskin D.W.: Activation-induced expression of cell surface CD28 on mouse T lymphocytes is inhibited by cyclosporine A. Am. J. Transplant., 2002; 2: 215-222
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[8] Chang C.C., Ciubotariu R., Manavalan J.S., Yuan J., Colovai A.I., Piazza F., Lederman S., Colonna M., Cortesini R., Dalla-Favera R. and Suciu-Foca N.: Tolerization of dendritic cells by TS cells: the crucial role of inhibitory receptors ILT3 and ILT4. Nat. Immunol., 2002; 3: 237-243
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[9] Edmead C.E., Lamb J.R., Hoyne G.F.: The T cell surface protein, CD28. Int. J. Biochem. Cell Biol., 1997; 29: 1053-1057
[PubMed]  
[10] Effros R.B.: Loss of CD28 expression on T lymphocytes: a marker of replicative senescence. Dev. Comp. Immunol., 1997; 21: 471-478
[PubMed]  
[11] Evans E.J., Esnouf R.M, Manso-Sancho R., Gilbert R.J., James J.R., Yu C., Fennelly J.A., Vowles C., Hanke T., Walse B., Hunig T., Sorensen P., Stuart D.I., Davis S.J.: Crystal structure of a soluble CD28-Fab complex. Nat. Immunol., 2005; 6: 271-279
[PubMed]  
[12] Gamberg J., Pardoe I., Bowmer M.I., Howley C., Grant M.: Lack of CD28 expression on HIV-specific cytotoxic T lymphocytes is associated with disease progression. Immunol. Cell Biol., 2004; 82: 38-46
[PubMed]  
[13] Ghosh P., Buchholz M., Yano S., Taub D., Longo D.L.: Effect of rapamycin on the cyclosporin A-resistant CD28-mediated costimulatory pathway. Blood, 2002; 99: 4517-4524
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[14] Heinzmann A., Plesnar C., Kuehr J., Forster J., Deichmann K.A.: Common polymorphisms in the CTLA-4 and CD28 genes at 2q33 are not associated with asthma or atopy. Eur. J. Immunogenet., 2000; 27: 57-61
[PubMed]  
[15] Hopkin M.: Can super-antibody drugs be tamed? Nature, 2006; 440: 855-856
[PubMed]  
[16] Hunig T., Dennehy K.: CD28 superagonists: mode of action and therapeutic potential. Immunol. Lett., 2005; 100: 21-28
[PubMed]  
[17] Jones R.G.: CD28 signaling and T cell death. Mod. Asp. Immunobiol., 2003; 3: 4
[Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[18] Kalayjian R.C, Landay A., Pollard R.B., Taub D.D., Gross B.H., Francis I.R., Sevin A., Pu M., Spritzler J., Chernoff M., Namkung A., Fox L., Martinez A., Waterman K., Fiscus S.A., Sha B., Johnson D., Slater S., Rousseau F., Lederman M.M.; for the Adult AIDS Clinical Trials Group 5015 and 5113 Protocol Teams: Age-related immune dysfunction in health and in human immunodeficiency virus (HIV) disease: association of age and HIV infection with naive CD8+ cell depletion, reduced expression of CD28 on CD8+ cells, and reduced thymic volumes. J. Infect. Dis., 2003; 187: 1924-1933
[PubMed]  
[19] Kato M., Ono Y., Kinukawa T., Hattori R., Kamihira O., Ohshima S.: Long time follow up of CD28- CD4+ T cells in living kidney transplant patients. Clin. Transplant., 2004; 18: 242-246
[PubMed]  
[20] Li Y., Li X.C., Zheng X.X., Wells A.D., Turka L.A., Strom T.B. : Blocking both signal 1 and signal 2 of T-cell activation prevents apoptosis of alloreactive T cells and induction of peripheral allograft tolerance. Nat. Med., 1999; 5: 1298-1302
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[21] Linsley P.S.: New look at an old costimulator. Nat. Immunol., 2005; 6: 231-232
[PubMed]  
[22] Ma B.Y., Mikolajczak S.A.,Yoshida T., Yoshida R., Kelvin D.J., Ochi A.: CD28 T cell costimulatory receptor function is negatively regulated by N-linked carbohydrates. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2004; 317: 60-67
[PubMed]  
[23] Manavalan J.S., Kim-Schulze S., Scotto L., Naiyer A.J., Vlad G., Colombo P.C., Marboe C., Mancini D., Cortesini R., Suciu-Foca N.: Alloantigen specific CD8+CD28- FOXP3+ T suppressor cells induce ILT3+ ILT4+ tolerogenic endothelial cells, inhibiting alloreactivity. Int. Immunol., 2004; 16: 1055-1068
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[24] Menezes C.A., Rocha M.O., Souza P.E., Chaves A.C., Gollob K.J., Dutra W.O.: Phenotypic and functional characteristics of CD28+ and CD28- cells from chagasic patients: distinct repertoire and cytokine expression. Clin. Exp. Immunol., 2004; 137: 129-138
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[25] Najafian N., Chitnis T., Salama A.D., Zhu B., Benou C., Yuan X., Clarkson M.R., Sayegh M.H., Khoury S.J.: Regulatory functions of CD8+CD28- T cells in an autoimmune disease model. J. Clin. Invest., 2003; 112: 1037-1048
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[26] Rochford R., Riggs J.E., Clavo A., Ernst D.N., Hobbs M.V.: Differential effects of CD28 costimulation upon cytokine production by CD4+ and CD8+ T cells. Immunobiology, 2004; 209: 513-522
[PubMed]  
[27] Salomon B., Bluestone J.A.: Complexities of CD28/B7: CTLA-4 costimulatory pathways in autoimmunity and transplantation. Annu. Rev. Immunol., 2001; 19: 225-252
[PubMed]  
[28] Sansom D.M.: CD28, CTLA-4 and their ligands: who does what and to whom? Immunology, 2000; 101: 169-177
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[29] Sharpe A.H., Freeman G.J.: The B7-CD28 superfamily. Nat. Rev. Immunol., 2002; 2: 116-126
[PubMed]  
[30] SuperMAB on trial. Lancet, 2006; 367: 960
[PubMed]  
[31] Tai X., Cowan M., Feigenbaum L., Singer A.: CD28 costimulation of developing thymocytes induces Foxp3 expression and regulatory T cell differentiation independently of interleukin 2. Nat. Immunol., 2005; 6: 152-162
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[32] Tiede I., Fritz G., Strand S., Poppe D., Dvorsky R., Strand D., Lehr H.A., Wirtz S., Becker C., Atreya R., Mudter J., Hildner K., Bartsch B., Holtmann M., Blumberg R., Walczak H., Iven H., Galle P.R., Ahmadian M.R., Neurath M.F.: CD28-dependent Rac1 activation is the molecular target of azathioprine in primary human CD4+ T lymphocytes. J. Clin. Invest., 2003; 111: 1133-1145
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[33] Vacchio M.S., Williams J.A., Hodes R.J.: A novel role for CD28 in thymic selection: elimination of CD28/B7 interactions increases positive selection. Eur. J. Immunol., 2005; 35: 418-427
[PubMed]  
[34] Vallejo A.N., Weyand C.M., Goronzy J.J.: T-cell senescence: a culprit of immune abnormalities in chronic inflammation and persistent infection. Trends Mol. Med., 2004; 10: 119-124
[PubMed]  
[35] Venuprasad K., Parab P., Prasad D.V., Sharma S., Banerjee P.R., Deshpande M., Mitra D. K., Pal S., Bhadra R., Mitra D., Saha B.: Immunobiology of CD28 expression on human neutrophils. I. CD28 regulates neutrophil migration by modulating CXCR-1 expression. Eur. J. Immunol., 2001; 31: 1536-1543
[PubMed]  
[36] Werwitzke S., Tiede A., Drescher B.E., Schmidt R.E., Witte T.: CD8b/CD28 expression defines functionally distinct populations of peripheral blood T lymphocytes. Clin. Exp. Immunol., 2003; 133: 334-343
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[37] Woerly G., Decot V., Loiseau S., Loyens M., Chihara J., Ono N., Capron M.: CD28 and secretory immunoglobulin A-dependent activation of eosinophils: inhibition of mediator release by the anti-allergic drug, suplatast tosilate. Clin. Exp. Allergy, 2004; 34: 1379-1387
[PubMed]  
[38] Woerly G., Lacy P., Younes A.B., Roger N., Loiseau S., Moqbel R., Capron M.: Human eosinophils express and release IL-13 following CD28-dependent activation. J. Leukoc. Biol., 2002; 72: 769-779
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[39] Woerly G., Roger N., Loiseau S., Dombrowicz D., Capron A., Capron M.: Expression of CD28 and CD86 by human eosinophils and role in the secretion of type 1 cytokines (interleukin 2 and interferon g): inhibition by immunoglobulin A complexes. J. Exp. Med., 1999; 190: 487-495
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[40] Yu X.Z., Albert M.H., Martin P.J., Anasetti C.: CD28 ligation induces transplantation tolerance by IFN-g-dependent depletion of T cells that recognize alloantigens. J. Clin. Invest., 2004; 113: 1624-1630
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  
[41] Yu X.Z., Martin P.J., Anasetti C.: CD28 signal enhances apoptosis of CD8 T cells after strong TCR ligation. J. Immunol., 2003; 170: 3002-3006
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]