Rollerna för njurbosatt ILC2 vid njurinflammation och fibros
Feb 20, 2022
Medfödda lymfoida celler (ILC) är en nyligen upptäckt lymfocytpopulation med hög cytokinproduktionskapacitet. Typ-2 ILC (ILC2) är de mest studerade, och de utövar ett snabbt typ-2 immunsvar för att eliminera helmintinfektioner. Massiv och hållbar ILC2-aktivering inducerar allergisk vävnadsinflammation, så det är viktigt att upprätthålla korrekt ILC2-aktivitet för immunhomeostas. Det ILC2-aktiverande cytokinet IL-33 frisätts från epitelceller vid vävnadsskada, och det uppregleras i olikanjursjukdommusmodeller och innjursjukdompatienter. Olikanjursjukdomarså småningom leda till njurfibros, vilket är en vanlig väg som leder till njursjukdom i slutstadiet och är en kronisknjursjukdomsymptom. Progressionen av njurfibros påverkas av det medfödda immunsystemet, inklusive njurboende ILC2; rollerna för ILC2 vid njurfibros är dock inte väl förstått. I den här recensionen sammanfattar vi njurens ILC2-funktion och karakterisering i olikanjursjukdomaroch lyfta fram de kända och potentiella bidragen från ILC2s tillnjurefibros.
Nyckelord:ILC2, njurfibros, CKD - kronisk njursjukdom, ILCreg, IL-33
INTRODUKTION Njurefibros är ett kritiskt tillstånd som leder tillnjuredysfunktion och är ett vanligt kännetecken för kronisknjursjukdomar(CKDs), som ökar runt om i världen (1). Den stora kliniska frågan i progressionen av njurfibros är förlusten avnjurfunktion, som kräver dialys ellernjurtransplantationvid njursjukdom i slutstadiet (ESRD) (2).Njurskador, såsom akutnjurskada(AKI) eller glomerulonefrit, bidrar till utvecklingen avnjure fibros och CKD-patologi. Miljöfaktorer inklusive metabolt syndrom, diabetes och högt blodtryck är också riskfaktorer för uppkomst och progression av njursjukdom. Nyligen har ett AKI-till-CKD-kontinuum erkänts som ett kliniskt problem som bidrar till fibros (3). Därför kommer etableringen av terapier för njurfibros förbättra livskvaliteten inte bara förnjursjukdompatienter men också för olika vävnadsfibrospatienter.
Vävnadsfibros involverar flera orsaksfaktorer, såsom epitelial- och endotelial-mesenkymal övergång och immunsystemet (4, 5). I dennjurar,fibroblaster i njurstroma omvandlas till myofibroblaster av profibrotiska faktorer som TGF-b, PDGF, FGF2 och CTGF, och uttrycker de myofibroblast-unika markörerna a-SMA och fibronektin (6–8). Dessa profibrotiska faktorer anses härröra från inflammationsinducerade infiltrerande makrofager och migrerande Tregs som reparerar vävnadsskador (9, 10). TGF-b härrörande frånnjure-infiltrerade M2-makrofager och Tregs förstärker njurfibros (10–12). Vidare har det rapporterats att nyligen identifierade medfödda lymfoida celler, ILC, är associerade med vävnadsfibros, inklusive i lunga, lever och tarm (13–16). Injurar,ILC2 har en skyddande funktion mot AKI och glomerulonefrit, men det är fortfarande oklart om de är inblandade injurefibros.
Som ett ILC2-aktiverande cytokin är IL-33 medlem av IL-1-familjen och har erkänts som ett "alarmin" som uttrycks överallt i olika vävnadsceller (17, 18) ). IL-33-protein är uppdelat i tre domäner, en nukleär domän, central domän och IL-1-liknande cytokindomän (19, 20). IL-33 distribueras konstitutivt i epitelcellers kärnor under basala förhållanden genom att binda histonen H2A-2B-dimer och kromatinbindande motiv inom kärndomänen (21). Vid initiering av inflammation frigörs lagrat fullängds IL-33 snabbt från kärnor, och infiltrerade inflammatoriska cellhärledda proteaser verkar på klyvningsstället i den centrala domänen (22). Cleaved-IL-33 har hög aktivitet och binder till ST2 (IL-33-receptor)-uttryckande celler, vilket leder till induktion av MyD88- IRAK-TRAF-signalering för proliferation, överlevnad och cytokin produktion (18, 23). IL-33-ST2-signalering uppregleras av olikanjureskador och sjukdomar, vilket leder till aktivering av ILC2s injure(24–27); men det beror troligen på mängden IL-33 om ILC2 spelar en skyddande eller progressiv roll vid njursjukdom. Nyligen genomförda studier har visat att njur-ILC2 har centrala roller i olikanjursjukdomaroch vävnadsfibros och reparation (28–33), så att dessa celler fokuseras på som ett nytt terapeutiskt mål. Här lyfter vi fram de senaste fynden om renal ILC, särskilt ILC2s, injursjukdomleder tillnjurefibros.
ILC-DELMÄTT ILC saknar antigenspecifika receptorer, som T-cellsreceptorer (TCR) och B-cellsreceptorer (BCR), och uttrycker inte klassiska immuncelllinjemarkörer. ILC aktiveras beroende på cytokiner i den omgivande vävnadens mikromiljö och spelar en central roll i skyddet mot infektion, inflammation och immunhomeostas (34). ILC: er kategoriseras i tre grupper beroende på deras funktion: ILC1, ILC2 och ILC3, som återspeglar den förvärvade immuniteten hos hjälpar-T-cellsundergrupperna Th1, Th2 respektive Th17. T-bet-uttryckande ILC1 utövar immunsvar av typen-1 för virusinfektion, GATA3-uttrycker ILC2s ansträngningstyp-2 immunsvar för helmintinfektion och RORgt-uttryckande ILC3s ansträngningstyp{{21 }} immunsvar för bakterieinfektion. Det har dock klargjorts att ILC också är involverade i patogenesen av en mängd olika sjukdomar. I synnerhet har pulmonella ILC2s avgörande roller vid astma tillsammans med steroidresistens (35, 36). Lämplig reglering av ILC är därför viktig för att kontrollera olika sjukdomar och upprätthålla immunhomeostas. Nyligen har en ny undergrupp av ILCs, regulatory ILCs (ILCreg), rapporterats (37). ILCregs utövar immunsuppressiva funktioner genom att producera IL-10 och TGF-b, liknande Tregs. Även om ILC1, 2 och 3 vanligtvis utvecklas från medfödda lymfoida cellprogenitorer (ILCP), skiljer sig ILCregs från vanliga medfödda lymfoida progenitorer (CHILP) på ett Id3--beroende sätt (37). Eftersom ILCregs inte uttrycker Treg-masterregulatorn foxp3, är det oklart om ILCregs är en oberoende delmängd som Tregs. ILCregs har dock potential för unika fenotyper och funktioner i jämförelse med Tregs, och dessa kommer att undersökas ytterligare i framtiden.
ILC2:S FUNKTION OCH REGLERING ILC2s finns i olika vävnader såsom lunga, tarm, mesenteriskt fettassocierat lymfoidkluster (FALC), lever, hud ochnjure, och är huvudsakligen ansvariga för eliminering av helminten som medieras av typen-2 immunsvar. Vid vävnadsskada genom exponering för allergen och patogen frigörs IL-33, IL-25 och TSLP, som är de starkast aktiverande cytokinerna för ILC2-proliferation och cytokinproduktion, från epitelceller vilket leder till snabb aktivering av ILC2s. . Sedan utsöndrar aktiverade ILC2: er stora mängder av typ-2 cytokiner IL-5 och IL-13 och inducerar eosinofil inflammation och mukosal hyperplasi. Onormal och ihållande ILC2-aktivering framkallar dock allergiska sjukdomar som astma, atopisk dermatit och rinit (38–40), och därför är det kliniskt viktigt att förstå ILC2-reglering. Dessutom producerar ILC2 också amfiregulin (Areg) och IL-9, som bidrar till ombyggnad och reparation av vävnadsskador efter inflammation. Areg producerad från ILC2s främjar epitelial proliferation och differentiering för epitelial reparation (41). Dessutom hjälper IL-9-producerande ILC2 att lösa inflammation vid reumatoid artrit (42).
Även om IL-33- och ST2-signalering är kritiska vid ILC2-aktivering, andra stimulanser inklusive vanliga g-kedjor (gc) cytokiner (IL-2, -7, -9, 15) och co -stimulerande molekyler (ICOS, GITR, PD-1) krävs för ILC2-reglering (43–45). Flera studier har identifierat positiva eller negativa regulatorer av ILC2s enligt följande: cytokiner (IL-25, TSLP, IFN-g, IL-27), neuropeptider (VIP, NMU, CGRP), neurotransmittorer (katekolamin, acetylkolin) ), lipidmediatorer (prostaglandiner och lipoxiner från arakidonsyravägen), hormoner (androgen och östrogen) och näringsämnen (vitamin A och D och butylat) (46–55). Eftersom ILC2s är fördelade i olika vävnader, antas det att vävnadsspecifika regleringsmekanismer och faktorer för ILC2s existerar. Vi har tidigare rapporterat att oxidativ stressresponder Nrf2 aktiverar lung-ILC2s, och deras aktivering förbättrar lungallergisk inflammation (56). Oxidativa spänningar genereras ofta injurskadaoch sjukdom, och därför kan njur-ILC2 regleras av Keap1-Nrf2-vägen. Tillsammans regleras ILC2s av olika faktorer och har olika roller beroende på vävnadsmiljön.
NJÖR ILC2 OCH SJUKDOMARILC2s finns också i murina njurar och är särskilt lokaliserade i njurkärlen. GATA3-uttryckande ILC2:er är den huvudsakliga ILC-undergruppen (70~80 procent av ILCs) i murina njurar, medan T-bet-uttryckande ILC1:er och RORgt-uttryckande ILC3:er är mindre än 10 procent av ILC:er (2 7 ). Renala ILC2 uttrycker konstitutivt IL-5 och IL-13 under steady-state-förhållanden, och nästan all uttryckt IL-5 härrör från ILC2s och inte Th2 (57). Även om ILC2 står för cirka 1 procent av det totala antalet renala leukocyter, är IL-33-uttryck uppreglerat i fleranjursjukdommodeller, som indikerar att njur-ILC2: er potentiellt aktiverade och utövar okända funktioner i både den akuta och kroniska fasen (Figur 1).
AKI manifesterar sig som akut dysfunktion i njurarna, vilket inducerar elektrolytobalans och är relaterat till kroniska kroniska sjukdomar, fibros och kardiovaskulära sjukdomar. AKI orsakas av traumatisk skada, minskad njurperfusion på grund av kirurgi och olika njur- och kärlsjukdomar (58). AKI har undersökts med hjälp av experimentella AKI-djurmodeller inducerade av metoder som läkemedel, ischemi-reperfusionsskada (IRI) och sepsis (59). Nyligen har det rapporterats att ILC2s och IL-33 är associerade med AKI-patogenes. I en cisplatin-inducerad AKI-modell, Akcay et al. visade att rekombinant IL-33-administrering förvärrar AKI, medan lösligt ST2, som binder IL-33 företrädesvis för att neutralisera dess aktivitet, förbättrar dess patogenes (60). Högdos IL-33 administrering inducerar AKI-progression på ett CD4 plus T-cellsberoende sätt. Omvänt har lågdos IL-33 en skyddande effekt mot AKI. IRI-modeller används ofta för att identifiera de mekanismer som är ansvariga för AKI-patogenes och visar att det medfödda immunsvaret har en avgörande roll. Cao et al. fann att förbehandling med IL-33 förbättrar njurskador och återhämtar signjurfunktioni IRI-inducerade möss (29). Njur-ILC2 ökar hos Rag1-knockout-möss genom administrering av IL-33 och resulterar i minskad tubulär skada och serumkreatinin, oavsett förvärvad immunitet. ILC-reduktion med en anti-CD90-antikropp i Rag1-KO-möss räddar dock inte tubulär skada. Dessutom förbättrar adaptiv överföring av ex vivo prolifererade njur-ILC2s njurskada. Dessa resultat indikerar att rikligt med ILC2s injurehar en njurskyddande effekt och förbättrasnjurfunktioneri AKI.
CKDs har olika ursprung som diabetes, högt blodtryck och immunsvar och toxiska svar (1). Olika patologier inklusive kronisk inflammation och njurfibros är förknippade med de bakomliggande orsakerna till kroniska kroniska sjukdomar. Det har klargjorts att njur-ILC2 har viktiga roller i både AKI- och CKD-patologi. IL-33 lindrar också glomerulär skada av lupus nefrit (61). Dessutom kan typen av -2-immunsvar som induceras av IL-25 och induktionen av M2-makrofager lindra njurskador vid adriamycininducerad nefropati, som är en allmänt använd CKD-modell (28). Dessa skyddande effekter kräver eosinofiler som rekryteras av IL-5 producerad från ILC2s, och IL-33 lyckas inte skyddanjurfunktiontrots ILC2-överflöd i eosinofilbristade DdblGATA-möss. Eosinofiler anses dock vara pro-inflammatoriska celler vid olika sjukdomar, så det är oklart om eosinofilackumulering är skyddande mot njurskador utan att klargöra mekanismen. Dessutom bevaras ILC2s i murinanjurari upp till åtta veckor med IL- 33-administrering under fyra dagar i följd, så det finns en klinisk fördel med ihållande aktivering av ILC2 för CKD-behandling. Intressant nog är IL-233, en fusionscytokin av IL-2 och IL-33,
bidrar tillnjureskydd mot diabetisk nefropati (30). IL-233 dämpar hyperglykemi och proteinuri hos BTBR.Cg-Lep ob/ob-möss och har terapeutisk potential för typ-2 diabetisk nefropati. Dessa fynd antyder att ILC2s är ett potentiellt terapeutiskt mål i AKI och CKD.
Hos människor står ILC (härstamning - CD127 plus CD161 plus populationer) för 0,5 procent eller färre av det totala antaletnjure llymfocyter (28). I motsats till murina njurar står mänskliga ILC2 för 40 procent eller färre av ILC injurar, och ILC3s är huvudbeståndsdelarna. Det är oklart hur denna skillnad i ILC-konstitutionerna för njurar hos människor och mus påverkarnjurehomeostas och sjukdomspatogenes. En nyligen genomförd studie visade att blod ILC2s är uppreglerade hos ESRD-patienter (62); det är dock oklart om denna höjning är relaterad till ESRD-patogenes. Dessutom har det också rapporterats att förändringar av blod ILC korrelerar med svårighetsgraden av DN och LN (63, 64). Ytterligare undersökning krävs för att avgöra om mänskliga njur-ILC2 är vän eller fiendenjursjukdomar.
ILC2 BIDRAR TILL PROGRESSIONEN AV NJÄRFIBROS?ILC2 har också visat sig påverka olika vävnadsfibroser. ILC2 bidrog med kollagenavlagring via IL-25 vilket ledde till att lungfibros inducerades (13). IL-33 är ett profibrotiskt cytokin och främjar initieringen och progressionen av lungfibros vid ST2-beroende sätt (65). Vissa studier rapporterade att ILC2 som bor i lever eller i hjärtvävnad är associerade med lever- respektive hjärtfibros (66, 67). Därför påverkar ILC2-IL33-axeln troligen för att främja vävnadsfibros.Njurefibros kännetecknas av avvikande ackumulering av extracellulär matris (ECM), och sedan förstöra robustnjurestruktur och funktion (68). Fibros är en del av det normala svaret för att återställa vävnadsstruktur och miljö. Pånjurskada,skadade tubulära och vaskulära epitelceller, och infiltrerade immunceller frisätts profibrotiska faktorer med progression av njurskador, och sedan aktiveras olika signaler, vilket leder till att fibroblaster främjas till a-SMA-positiv myofibroblastövergång. Ihållande njurskador stör balansen avECM-produktion och nedbrytning, och överdriven ECM-ackumulering leder till onormal fibros, vilket resulterarnjuredysfunktion. Progression av njurfibros framkallar CKD-exacerbation och dess patologi fortsätter oåterkalleligt omnjurfunktionmindre av en viss nivå, vilket resulterar i ESRD. Dessutom producerar njurstroma det erytropoietin (EPO) som krävs för erytrocytutveckling, och dess reduktion induceras avnjurefibros leder till njuranemi. Således är övervinnandet av njurfibros en klinisk betydelse inom nefrologi.
Under kronisk njurskada och inflammation frisätter skadade njur- och vaskulära endotelceller också IL-33 tillsammans med avvikande ECM-produktion, och njurresident ILC2 tros vara aktiverad (Figur 2). Den vanligaste metoden för att studera njurfibros är unilateral ureterobstruktion (UUO)-modell, och IL-33 ökat i serum och urin i denna modell (24,69). Faktum är att ST2 plus medfödda immunceller ökas i UUO-modellen, och ILC2-talen ökar också i murinanjure(25). Vidare har Liang et al. visade att njur-IRI-inducerad fibros
accelereras av exogen IL-33-behandling och löslig ST2 förbättrad fibros (70). Högdosadministrering av IL-33 främjade njurfibros via AKI, men hämningen av IL-33 minskade AKI-inducerad njurfibros (60). Medan administrering av låga doser och kortvarig IL-33 dämpar njurskador som induceras av IRI (28, 29). Dessa kan antyda att måttlig frisättning av IL-33 induceras av lindriga njurskador vid tidig tidpunkt för att skydda njurskador, medan progressiv njurförstöring orsakade överdriven och långvarig frisättning av IL-33 vilket leder till förvärrade njurskador och fibros. Tillsammans har renal ILC2 och adekvat IL-33 centrala roller injurefibros.
ILC2s har rapporterats producera amfiregulin (Areg) för att återställa pulmonell epitelial integritet vid virusinfektion (71, 72). I njurar utövade ILC2-producerande Areg också en skyddande funktion för njurskador av IRI och bidrar direkt till att reparera njurens tubulära struktur (29). Knock-out av Areg i ex-vivo-odlad ILC2 med användning av CRISPER-Cas9-systemet kunde inte återställa tubulär skadepoäng och serumkreatinin och apoptos av njur-TEC. Denna återskyddande effekt är delvis ansvarig för antiinflammatoriska M2-makrofager inducerade av aktiverad ILC2. Medan Areg har funktion för att utveckla vävnadsfibros inklusive lever, lunga ochnjure(73–75). Nyligen genomförda studier indikerade att Areg-EGFR-signalering förbättrade njurfibros i proximala njurtubuli (76, 77). Dessutom är typ 2-immunsvar också djupt associerade med fibros. BM-härledda CD11c plus-celler producerar Areg som svar på vävnadsskador (78), och dessa som producerar Areg inducerar fibroblastaktivering som leder till att lungfibros främjas. Dessutom tränade Areg-producerande patogena minne Th2-celler eosinofiler att producera stora mängder osteopontin och accelererade lungfibros (79). Dessutom har Liu et al. har rapporterats att ILC2 var negativt korrelerad med eGFR-nivån hos diabetikernjursjukdompatient med främjande av njurfibros (63). Även om det inte är väl förstått om Areg producerad från ILC2 bidrar till att utveckla njurfibros, krävs Areg-uttryck för fibros inducerad av TGF-b-överproduktion. Ytterligare studier skulle klargöras sambandet mellan ILC2, Areg och TGF-b vilket leder till att avslöja rollerna för ILC2 i njurfibros. Areg detekteras från serum och urin från CKD- och AKI-patienter (77), och det kommer att vara ett nytt terapeutiskt mål och biomarkörer injurefibros och njursjukdomar inklusive CKD och AKI.
EN MÖJLIG NY SPELARE ILCreg I NJURFIBROSEn orsak till njurfibros är TGF-b-signalering, som påskyndar fibroblasttransformation till myofibroblaster i njurstroma (80). Njurinfiltrerande makrofager och Tregs bidrar till utvecklingen av njurfibros via TGF-b-produktion. Dessutom är IL-4- och IL-13-producerande ILC2 förknippade med progressionen av njurfibros genom induktion av M2-makrofager (81). Dessutom har Wang et al. rapporterade att TGF-b-signalering inducerar ST2-uttryck och bidrar till utvecklingen av ILC2 från ILC2-föräldrar (82). Därför är förhållandet mellan M2-makrofager, Tregs och ILC2s avgörande vid njurfibros, och TGF-b spelar en central roll i dessa profibrotiska nätverk.
Den nyligen definierade ILCreg-undergruppen finns i både mänskliga och musnjurar och är en källa till TGF-b i njurar (83). Renala ILCregs undertrycker immunsvar genom att utsöndra IL-10 och TGF-b, och de uttrycker CD25, ICOS och transkriptionsfaktor Id3, men inte ST2 och KLRG1. In vitro-odlade ILCregs producerar stora mängder IL-10 och TGF-b och undertrycker det medfödda immunsvaret hos ILC1 och makrofager. Adaptiv överföring av ex vivo expanderade ILCregs till IRI-behandlade möss förbättrasnjurskador,så ILCregs har terapeutisk potential förnjursjukdom.Det är dock ett bekymmer att stora mängder TGF-b producerat från ILCregs kan förstärka njurfibros, så ytterligare studier behövs. Spännande nog, Morita et al. visat att ILC2s är plastiska och kan utvecklas till ILCregs i mänsklig näsvävnad. ILC2s stimulerade av IL-33 och retinsyra transdifferentieras till ILCregs, vilket producerar IL-10 för att undertrycka ILC2s och CD4 plus T-cellsproliferation (84). Dessutom har Nakamura et al. visat att fibroblaster får retinsyraproducerande kapacitet vid övergång till myofibroblaster i fleranjurskadamodeller (85). Dessa fynd indikerar att ILC2-till-ILCreg-plasticitet är vanligt undernjurskada,leder till progression av njurfibros. Dessa är därför potentiella terapeutiska mål som TGF-b-källceller, även om det fulla bidraget från ILCregs till njurfibros fortfarande är gåtfullt.
AVSLUTNING OCH FRAMTIDSPERSPEKTIV Relationen mellan IL-33 och ILC2s har avgörande roller i njurimmunhomeostas ochnjuresjukdomar som leder till njurfibros. Även om funktionerna i ILC2 innjursjukdomargradvis förstås, det finns fortfarande oklara hos människor. Det är dock intressant att förändring av cirkulerande ILC korrelerar med svårighetsgraden av vissa njursjukdomar. Dessutom är det en intressant fråga vad skillnaden betyder att ILC2 är dominant i murinanjuremen ILC3 är dominant hos människanjure,och det skulle vara nödvändigt att ytterligare undersöka i detalj. När dessa frågor är klarlagda kan det vara möjligt att belysa ILC2:s roll och egenskaper injureoch tillämpa den på nya terapeutiska mål och klinisk diagnos vid njursjukdomar.
