Uloge bubrega-stanovnik ILC2 u upali bubrega i fibroza
Feb 20, 2022
Ukorijenjene limfoidni ćelije (ILC) su nedavno otkrivena populacija limfocita s visokim produktivnim kapacitetom citokina. Tip-2 ILCs (ILC2s) su najistudiraniji, i oni izražuju brz imunološki odgovor tipa-2 kako bi se eliminisale infekcije helminta. Masivna i održiva ILC2 aktivacija inducira alergijsku upalu u tkivu, pa je važno održavati ispravnu ILC2 aktivnost za imunološku homeostazu. ILC2-aktivirajući citokin IL-33 se oslobađa iz epitelnih ćelija po oštećenju tkiva, i upreguliran je u raznimbolest bubregamodeli miša i ubolest bubregaPacijenti. Raznebolesti bubregana kraju dovesti do fibroze bubrega, što je čest put koji dovodi do end-stage bolesti bubrega i hronična jebolest bubregaSimptom. Na progresiju fibroze bubrega utiče unutašni imunološki sistem, uključujući i ILC2-e koji su rezidenti bubrega; međutim, uloge ILC2 u fibrozi bubrega nisu dobro shvaćene. U ovom pregledu sumiramo funkciju i karakterizaciju bubrega ILC2 u raznimbolesti bubregai istaknuti poznate i potencijalne doprinose ILC2-ova zabubregFibrosis.
Ključne reci:ILC2, fibroza bubrega, CKD - kronična bolest bubrega, ILCreg, IL-33
UVOĐENJE Bubregfibroza je kriticno stanje koje dovodi dobubregdisfunkcija i česta je karakteristika hroničnebolesti bubrega(CKD), koji se povećavaju širom svijeta (1). Veliko kliničko pitanje u napredovanju fibroze bubrega je gubitakfunkcija bubrega, što zahtijeva dijalizu ilitransplantacija bubregau end-stage bolesti bubrega (ESRD) (2).Povrede bubrega, kao sto je akutnapovreda bubrega(AKI) ili glomerulonefritis, doprinose napredovanjububreg fibroze i CKD patologije. Faktori okoline uključujući metabolički sindrom, dijabetes i hipertenziju su također faktori rizika za nalaz i napredovanje bolesti bubrega. Nedavno je AKI-to-CKD kontinuum prepoznat kao kliničko pitanje koje doprinosi fibrozi (3). Stoga će uspostavljanje terapija za fibrozu bubrega poboljšati kvalitet života ne samo zabolest bubregabolesnika ali i za različite bolesnike s fibrozom tkiva.
Fibroza u tkivu uključuje nekoliko uzročnika, kao što su epitel- i endotel-mezenhimska tranzicija i imunološki sistem (4, 5). UbubreziFibroblasti u renalnoj stromi transformišu se u miofibroblastove profibrotičnim faktorima kao što su TGF-b, PDGF, FGF2 i CTGF, i izražavaju miofibroblast-jedinstvene markere a-SMA i fibronektin (6–8). Smatra se da ovi profibrotski faktori proističu iz infiltrirajućih makrofaga izazvanih upalama i migriranja Tregsa koji popravljaju oštećenja tkiva (9, 10). TGF-b izveden izbubreg-infiltrirana M2 makrofaga i Tregs pojačava fibrozu bubrega (10–12). Nadalje, prijavljeno je da su novoidentifikovane urođene limfoinske ćelije, ILC-i, povezane sa fibrozom tkiva, uključujući pluća, jetru i crijeva (13–16). UbubreziILC2s imaju zaštitnu funkciju protiv AKI i glomerulonefritisa, ali ostaje nejasna ako su uključeni ububregFibrosis.
Kao ILC2-aktivirajući citokin, IL-33 je član porodice IL-1 i prepoznat je kao "alarmin" koji se sveprisuto izražava u raznim ćelijama tkiva (17, 18). IL-33 protein je podijeljen u tri domena, nuklearni domen, centralni domen, i IL-1-like citokin domen (19, 20). IL-33 se konstitutivno distribuira u jezgru epitelnih ćelija pod bazalnim uvjetima vežući histone H2A-2B dimer i hromatin-vezani moto unutar nuklearnog domena (21). Po iniciranju upale, pohranjeni IL-33 pune dužine se brzo oslobađa iz jedrova, a infiltrirani upalni ćelijski izvedeni proteazi djeluju na mjesto dekoltea u centralnom domenu (22). Cleaved-IL-33 ima visoku aktivnost i veže se sa ST2 (IL-33 receptor)-izraženim ćelijama, što dovodi do indukcije MyD88- IRAK-TRAF signalizacije za proliferaciju, preživljavanje i proizvodnju citokina (18, 23). IL-33-ST2 signaliziraju raznebubregpovrede i bolesti, što dovodi do aktivacije ILC2s ububreg(24–27); međutim, to najvjeroovato ovisi o količini IL-33 da li ILC2s igraju zaštitnu ili progresivnu ulogu u bolesti bubrega. Nedavne studije su pokazale da bubreg ILC2 imaju kljucne uloge u raznimbolesti bubregai fibroza i popravak u tkivu (28–33), tako da se te ćelije fokusiraju kao nova terapeutska meta. Ovdje, ističemo nedavne nalaze o bubregu ILC, posebno ILC2s, ubolest bubregašto dovodi dobubregFibrosis.
ILC PODSLOŠCI ILC-ovima nedostaju receptori specifični za antigen, kao što su T-cell receptori (TCRS) i B-cell receptori (BCRS), i ne izražavaju klasične markere loze imunskih ćelija. ILC-ovi se aktiviraju u zavisnosti od citokina u okolnom tkivu mikroenvironacije i igraju ključnu ulogu u zaštiti od infekcije, upale, te kod imuno-homeostaze (34). ILC-ovi su kategorizirani u tri grupe u zavisnosti od njihove funkcije: ILC1, ILC2 i ILC3, koji odražavaju stečeni imunitet pomoćnih T-ćelijskih podskupa Th1, Th2, odnosno Th17. T-bet-expressing ILC1 exerts type-1 imuno reakcija za virusnu infekciju, GATA3-expressing ILC2s exert type-2 imunoloških odgovora za infekciju helminta, a RORgt-expressing ILC3s exert type-17 imunoloških odgovora za bakterijsku infekciju. Međutim, razjašnjeno je da su ILC-i uključeni i u patogenezu raznih bolesti. Posebno, plućni ILC2 imaju kritične uloge u astmi u pratnji steroidne otpornosti (35, 36). Odgovarajuća regulacija ILC-ova je stoga važna za kontrolu raznih bolesti i održavanje imuno-homeostaze. Nedavno je prijavljen novi podsset ILC-a, regulatornog ILC-a (ILCreg) (37). ILCregs izrađuje imuno-supresivne funkcije proizvodeći IL-10 i TGF-b, slično Tregsu. Iako se ILC1, 2 i 3 obično razvijaju od uracunatih progenitora limfoidnih ćelija (ILCP), ILCregs se razlikuju od uobičajenih pomagača urođenih limfoidnih progenitora (CHILP) na Id3-ovisan način (37). Kako ILCregs ne izražava Treg master regulator foxp3, nejasna je da li su ILCregs nezavisni podskup kao Tregs. Međutim, ILCregs imaju potencijal za jedinstvene fenotipe i funkcije u usporedbi s Tregsom, a ovi će se dalje istraživati u budućnosti.
FUNKCIJA I REGULACIJA ILC2 ILC2s su u raznim tkivima kao što su pluća, crijeva, mezenteric masti povezane limfoidni klaster (FALC), jetra, koža, ibubreg, i uglavnom su odgovorni za eliminaciju helminta posredovanu imunološkim odgovorom tipa 2. Nakon oštećenja tkiva izlaganjem alergenu i patogenu, IL-33, IL-25 i TSLP, koji su najjači aktivirajući citokini za ilc2 proliferaciju i proizvodnju citokina, oslobađaju se iz epitelnih ćelija koje vode brzom aktiviranju ILC2. Zatim, aktivirani ILC2s tajno velike količine citokina tipa-2 IL-5 i IL-13, i induciraju eozinofilnu upalu i hiperplaziju mišića. Međutim, abnormalna i održiva aktivacija ILC2 izaziva alergijske bolesti kao što su astma, akopski dermatitis, i rinitis (38–40), i time je klinički važno razumjeti regulaciju ILC2. Osim toga, ILC2s proizvode i amphiregulin (Areg) i IL-9, koji doprinose preuređenju i popravci oštećenja tkiva nakon upale. Areg proizveden iz ILC2s promovira proliferaciju epitela i differentiaciju za epitelnu popravku (41). Nadalje, IL-9-proizvodi ILC2s pomažu u rješavanju upale kod reumatoidnog artritisa (42).
Iako su IL-33 i ST2 signalizacija kritični u aktivaciji ILC2, druge stimulacije uključujući zajedničke g lančane (gc) citokine (IL-2, -7, -9, 15) i ko-stimulatorne molekule (ICOS, GITR, PD-1) su potrebne za ilc2 regulaciju (43–45). Brojna istraživanja su identifikovala pozitivne ili negativne regulatore ILC2s na način kako slijedi: citokini (IL-25, TSLP, IFN-g, IL-27), neuropeptidi (VIP, NMU, CGRP), neurotransmitori (kateholamin, acetilholin), lipidni medijatori (prostaglandini i lipoksini iz puta arahidonske kiseline), hormoni (androgen i estrogen), te hranjivi tvari (vitamini A i D i butilat) (46–55). Pošto se ILC2 distribuiraju u raznim tkivima, pretpostavlja se da postoje regulatorni mehanizmi specifični za tkivo i faktori ILC2. Ranije smo prijavili da oksidativni- stresni reagujući Nrf2 aktivira pluća-ILC2s, a njihova aktivacija ameliorira plućna alergijska upala (56). Oksidativni stres se često generira upovreda bubregai bolesti, a time i bubreg ILC2s mogu biti regulirani putem Keap1-Nrf2. Uzeti zajedno, ILC2s su regulirani raznim faktorima, i imaju raznolike uloge u zavisnosti od okruženja za tkivo.
BUBREG ILC2 I BOLESTIILC2s su također rezidenti u cijelom murin bubrega i posebno su lokalizirani u bubrega vaskulature. GATA3-expressing ILC2s su glavni ILC podskup (70~80% ILC-ova) u murin bubregu, dok su T-bet-expressing ILC1s i RORgt-expressing ILC3 manje od 10% ILC-a (2 7). Renal ILC2s konstitutivno izražavaJU IL-5 i IL-13 pod uvjetima u stanju stalnog stanja, a gotovo svi izraženi IL-5 su izvedeni iz ILC2s, a ne Th2 (57). Iako ILC2s cini otprilike 1% ukupnog bubrega leukocita, IL-33 izraz je upreguliran u nekolikobolest bubregamodeli, što ukazuje na to da se bubreg ILC2 potencijalno aktivira i da izrađuju nepoznate funkcije i u akutnoj i u hroničnoj fazi (1.
AKI se manifestira kao akutna disfunkcija bubrega, što inducira neravnotežu elektrolita, i povezano je sa CKD-ovima, fibrozom i kardiovaskularnim bolestima. AKI su uzrokovane traumatnom ozljedom, smanjenom perfuzijom bubrega zbog operacije, te raznim bolestima bubrega i vaskularne bolesti (58). AKI su istražene pomoću eksperimentalnih AKI životinjskih modela izazvanih metodama kao što su lijekovi, ishemija-reperfuzijska ozljeda (IRI), i sepsa (59). Nedavno je prijavljeno da su ILC2s i IL-33 povezani sa AKI patogenezom. U AKI modelu izazvanom cisplatinom, Akcay et al. je pokazao da rekombinantna IL-33 administracija pogoršava AKI, dok rastvorljivi ST2, koji veže IL-33 preferencijalno za neutralizaciju njegove aktivnosti, ameliorira njegovu patogenezu (60). Visoka doza IL-33 administracija inducira AKI progresiju na CD4 + T ćelijski zavisan način. Suprotno, niska doza IL-33 ima zaštitno dejstvo protiv AKI. IRI modeli se obično koriste za identifikaciju mehanizama odgovornih za AKI patogenezu i pokazuju da urojeni imunološki odgovor ima kritičnu ulogu. Cao et al. je otkrio da pretreatment sa IL-33 ameliorira oštećenja bubrega i oporavljafunkcija bubregau IRI- induciran miševe (29). Bubrežni ILC2s su povećani kod Rag1-nokaut miša od strane administracije IL-33, i rezultiraju smanjenom ocjenom tubularne ozljede i serumski kreatinin bezvjerotno od stečenog imuniteta. Međutim, ILC redukcija pomoću anti-CD90 antitijela u Rag1-KO miševe ne spašava cjevaste štete. Nadalje, adaptivna transfer ex vivo proliferirana bubrega ILC2s ameliorates ozljede bubrega. Ovi rezultati ukazuju na to da obilno ILC2 ububregimaju zaštitni učinak bubrega i poboljšavajufunkcije bubregau AKI.
CKD imaju različito porijeklo kao što su dijabetes, hipertenzija, i imunološki i otrovni odgovori (1). Različite patologije uključujući hronične upale i fibrozu bubrega povezane su sa povezanim uzrokima CKD-a. Pojašnjeno je da bubreg ILC2 imaju važne uloge i u AKI i CKD patologiji. IL-33 također olakšava glomerularnu ozljedu lupus nefritisom (61). Štoviše, imunološki odgovor tipa-2 izazvan IL-25 i indukcija M2 makrofaga može ublažiti oštećenje bubrega u adriamicin-induciranoj nefropatiji, koja je široko korišteni CKD model (28). Ovi zaštitni efekti zahtijevaju eozinofile koje regrutira IL-5 proizveden iz ILC2s, a IL-33 ne uspijeva zaštititifunkcija bubregauprkos ILC2 obilje u eozinofil-nedostatak DdblGATA miševe. Međutim, smatra se da su eozinofili pro-upalne ćelije u raznim bolestima, pa je nejasna da li je akumulacija eozinofila zaštitna od oštećenja bubrega bez pojašnjenja mehanizma. Osim toga, ILC2 se zavlače u murinububrezido osam sedmica od strane IL- 33 administracije četiri uzastopna dana, tako da postoji klinička korist za održivu aktivaciju ILC2s za CKD terapiju. Zanimljivo, IL-233, fuzijski citokin IL-2 i IL-33,
doprinosibubregzaštitu od dijabetičke nefropatije (30). IL-233 pojačava hiperglikemiju i proteinurija u BTBR.Cg- Lep ob/ob miševa i ima terapeutski potencijal za dijabetičnu nefropatiju tipa-2. Ovi nalazi implikuju da su ILC2 potencijalna terapeutska meta u AKI i CKD-ima.
Kod ljudi, ILC-i (loza - CD127 + CD161 + populacije) predstavljaju 0,5% ili manje od ukupnog brojabubreg llimfocita (28). Za suprotno od murin bubrega, ljudski ILC2s predstavljaju 40% ili manje ILC-ova ububrezi, i ILC3 su glavni birači. Nejasna je kako ta razlika u ILC ustavima ljudskih i miših bubrega utičebubreghomeostaze i patogeneze bolesti. Nedavna studija je ukazala da su ILC2s upregulisani u bolesnika sa ESRD(62); međutim, nejasna je da li je ovo povišenje povezano sa ESRD patogenezom. Štaviše, također je prijavljeno da promjene krvi ILC korelira sa ozbiljnošću DN i LN (63, 64). Potrebna je daljnja istraga kako bi se utvrdilo da li su ljudski bubreg ILC2 prijatelji ili neprijatelji ubolesti bubrega.
ILC2 doprinosi napredovanju fibroze bubrega?Pokazalo se i da ILC2 utiče na različite fibroze tkiva. ILC2 je doprinijeo taloženju kolagena preko IL-25 što je dovelo do indukcije plućne fibroze (13). IL-33 je profibrotična citokina, i promiče inicijaciju i progresiju fibroze pluća na ST2-ovisan način (65). Neka studija je izvijestila da je stanovnik jetre ili stažist srčanim tkivom ILC2 povezan s jetrenom ili srčanom fibrozom, odnosno (66, 67). Stoga, osa ILC2-IL33 je najvjerotjerotvrnuta da promoviše fibrozu u tkivu.Bubregfibroza se karakterizira aberantnom akumulacijom vanćelijske matrice (ECM), a zatim destrukcijom robusnogbubregstrukturu i funkciju (68). Fibroza je dio normalnog odgovora za vraćanje strukture i okoline tkivu. Napovreda bubrega,oštećene tubularne i vaskularne epitelne ćelije, a infiltrirane imunske ćelije oslobađaju se profibrotski faktori s progresijom oštećenja bubrega, a zatim se aktiviraju različite signalizacije što dovodi do promocije fibroblasta u A-SMA pozitivan miofibroblast prijelaz. Uporna oštećenja bubrega remete ravnotežuPROIZVODNJA I DEGRADACIJA ECM-a, a pretjerana akumulacija ECM-a dovodi do abnormalne fibroze, što rezultirabubregdisfunkcije. Progresija fibroze bubrega elicita CKD egzacerbacija, a njegova patologija nastavlja nepovratan kurs akofunkcija bubregamanje određenog nivoa, što rezultira ESRD-om. Osim toga, bubreg stroma proizvodi eritropoetin (EPO) potreban za razvoj eritrocita, a njegovo smanjenje izazvanobubregfibroza rezultira anemijom bubrega. Tako je prevazilazenje fibroze bubrega klinička važnost u nefrologiji.
Tokom hroničnih ozljeda bubrega i upale, oštećene ćelije bubrega i vaskularne endotela također oslobađaju IL-33 zajedno sa aberantnom proizvodnjom ECM-a, a smatra se da se aktivira i renal-resident ILC2 (na 2. Uobičajena metoda za proučavanje fibroze bubrega je jednostrana opstrukcija uretera (UUO)- model, a IL-33 povećan u serumu i mokraći u ovom modelu (24,69). U stvari, ST2+ urođene imunske ćelije su povećane u UUO- modelu, a ILC2 brojevi su također povećani u murinububreg(25). Nadalje, Liang et al. je pokazao da je fibroza izazvana renalnom IRI
ubrzava se egzogenim IL-33 tretmanom, te rastvorljivom ST2 amelioriranom fibrozom (70). Visoka doza davanja IL-33 promovirala je fibrozu bubrega preko AKI, ali je inhibicija IL-33 bila snižavana AKI-induciranom fibrozom bubrega (60). Dok, niska doza i kratkoročna il-33 administracija umanje oštećenja bubrega izazvana IRI (28, 29). To može značiti da je skromno oslobađanje IL-33 izazvano blagim oštećenjima bubrega u ranom vremenu, kako bi se zaštitila oštećenja bubrega, dok je progresivno uništenje bubrega uzrokovalo pretjerano i dugoročno oslobađanje IL-33 koje dovodi do pogoršanja oštećenja bubrega i fibroze. Uzeto zajedno, bubreg ILC2 i adekvatni IL-33 ima kljucne uloge ububregFibrosis.
Prijavljeno je da ILC2 proizvodi amphiregulin (Areg) za oporavak plućnog epitelnog integriteta kod virusne infekcije (71, 72). U bubregu, ILC2-producing Areg također je imao zaštitnu funkciju za oštećenja bubrega od strane IRI-ja, i direktno doprinosi popravku renalne cevaste strukture (29). Nokaut of Areg in ex-vivo cultured ILC2 using by CRISPER-Cas9 system could not restore tubular injury score and serum creatinine, and the renal TECs apoptosis. Ovaj renoprotektivni efekat je djelomično odgovoran za anti-upalne M2 makrofage izazvane aktiviranim ILC2. Dok, Areg ima funkciju da napreduje fibrozu tkiva uključujući jetru, pluća, ibubreg(73–75). Nedavne studije su pokazale da Areg-EGFR signalizira pojačanu fibrozu bubrega u proksimalnom bubregu (76, 77). Osim toga, imunološki odgovori tipa2 su također duboko povezani s fibrozom. BM-izveden CD11c+ ćelija proizvodi Areg kao odgovor na oštećenja tkiva (78), a ova produkcija Areg inducira aktivaciju fibroblasta koja dovodi do promocije plućne fibroze. Štaviše, Areg-proizvodi patogenog pamćenja Th2 ćelije trenirao eozinofile za proizvodnju velike količine osteopontina, i ubrzane plućne fibroze (79). Osim toga, Liu et al. su prijavljeni da je ILC2 bio negativno koreliran sa eGFR nivoom kod dijabetičarabolest bubregabolesnika s promicanjem fibroze bubrega (63). Iako nije dobro shvaćeno da li Areg proizveden iz ILC2 doprinosi napretku fibroze bubrega, Areg izraz je potreban za fibrozu izazvanu TGF-b preprodukcijom. Daljnje studije bi se razjasnile odnos među ILC2, Areg i TGF-b koji bi pokazali uloge ILC2 u fibrozi bubrega. Areg se detektira iz seruma i mokraće od CKD i AKI pacijenata (77), a to će biti kao roman terapiji meta i biomarkeri ububregfibroze i bolesti bubrega uključujući CKD i AKI.
MOGUĆI NOVI IGRAČ ILCreg u fibrozi bubregaJedan od uzroka fibroze bubrega je TGF-b signalizirajući, što ubrzava transformaciju fibroblasta u miofibroblasta u bubregu stroma (80). Makrofage koji infiltriraju bubrege i Tregs doprinose napredovanju fibroze bubrega putem TGF-b proizvodnje. Također, IL-4- i IL-13-proizvodi ILC2s su povezani s napredovanjem fibroze bubrega kroz indukciju M2 makrofaga (81). Štoviše, Wang et al. je izvijestio da TGF-b signalizira ST2 izraz i doprinosi razvoju ILC2 od ILC2 progenitora (82). Stoga je odnos među M2 makrofagama, Tregsom i ILC2 kritičnim u fibrozi bubrega, a TGF-b ima centralnu ulogu u tim profibrotičnim mrežama.
Tu je definirana ILCreg podsekreta koja obstaja i u ljudskim i mišjim bubregima, i izvor je TGF-b u bubrega (83). Renal ILCregs potiskuje imunološki odgovor izlučivanje IL-10 i TGF-b, i oni izražavaju CD25, ICOS, i transkripcioni faktor Id3, ali ne i ST2 i KLRG1. In vitro kulturan ILCregs proizvodi velike količine IL-10 i TGF-b i potiskuje unute imunološki odgovor ILC1 i makrofaga. Adaptivan prijenos ex vivo proširenih ILCregs na IRI-tretirane miševe amelioratesoštećenje bubrega,tako da ILCregs imaju terapeutski potencijal zabolesti bubrega.Međutim, zabrinutost je da bi velike količine TGF-b proizvedenih iz ILCregsa mogle poboljšati fibrozu bubrega, tako da su potrebna dodatna istraživanja. Intrigantno, Morita et al. je pokazao da su ILC2 plastični i da se mogu razviti u ILCregs u ljudskom nosnom tkivu. ILC2s stimulira il-33 i retinoična kiselina su transdiferenzira na ILCregs, proizvodeći IL-10 za suzbijanje ILC2s i CD4 + T ćelija proliferacije (84). Osim toga, Nakamura et al. je pokazao da fibroblasti shvate sposobnost proizvodnje retinoic kiselina u prijelazu na miofibroblaste u nekolikopovreda bubregamodeli (85). Ovi nalazi ukazuju na to da je plastičnost ILC2-to-ILCreg uobičajena tokompovreda bubrega,što dovodi do napredovanja fibroze bubrega. To su stoga potencijalne terapeutske mete kao TGF-b izvorne ćelije, iako je pun doprinos ILCregsa renalnoj fibrozi još zagonetni.
ZAKLJUCAVANJE I BUDUCA PERSPEKTIVA Odnos IL-33 i ILC2s ima ključna uloga u homeostazi bubrega ibubregbolesti koje vode do fibroze bubrega. Iako funkcije ILC2 ubolesti bubregapostepeno se razumeju, još uvek ima nejasnih kod ljudi. Međutim, intrigantno je da promjena cirkulirajućih ILC-ova korelira sa ozbiljnošću nekih bolesti bubrega. Štaviše, zanimljivo je pitanje šta znači razlika da je ILC2 dominantan u murinububregali ILC3 je dominantan u ljudskombubregi bilo bi potrebno detaljno istražiti. Kada su ova pitanja pojašnjena, može biti moguće iznijeti ulogu i karakteristike ILC2 ububregi primijeniti ga na nove terapeutske ciljeve i kliničku dijagnozu kod bolesti bubrega.
