I ruoli dell'ILC2 residente nel rene nell'infiammazione e nella fibrosi renale
Feb 20, 2022
Le cellule linfoidi innate (ILC) sono una popolazione di linfociti recentemente scoperta con un'elevata capacità produttiva di citochine. Le ILC di tipo{0}} (ILC2) sono le più studiate ed esercitano una risposta immunitaria di tipo-2 rapida per eliminare le infezioni da elminti. L'attivazione massiccia e sostenibile di ILC2 induce l'infiammazione dei tessuti allergici, quindi è importante mantenere la corretta attività di ILC2 per l'omeostasi immunitaria. L'ILC2-attivante citochina IL-33 viene rilasciata dalle cellule epiteliali in caso di danno tissutale ed è sovraregolata in varimalattie renalimodelli di mouse e inmalattie renalipazienti. Varimalattie renalialla fine portano alla fibrosi renale, che è una via comune che porta alla malattia renale allo stadio terminale ed è cronicamalattie renalisintomo. La progressione della fibrosi renale è influenzata dal sistema immunitario innato, comprese le ILC2 residenti nel rene; tuttavia, i ruoli delle ILC2 nella fibrosi renale non sono ben compresi. In questa recensione, riassumiamo la funzione e la caratterizzazione renale di ILC2 in varimalattie renalied evidenziare i contributi noti e potenziali degli ILC2 arenefibrosi.
Parole chiave:ILC2, fibrosi renale, CKD - malattia renale cronica, ILCreg, IL-33
INTRODUZIONE Renela fibrosi è una condizione critica che porta arenedisfunzione ed è una caratteristica comune della cronicamalattie renali(CKD), che stanno aumentando in tutto il mondo (1). Il principale problema clinico nella progressione della fibrosi renale è la perdita difunzione renale, che richiede la dialisi otrapianto di renenella malattia renale allo stadio terminale (ESRD) (2).Lesioni renali, come acutodanno renale(AKI) o glomerulonefrite, contribuiscono alla progressione direne fibrosi e patologia dell'insufficienza renale cronica. Anche i fattori ambientali, tra cui la sindrome metabolica, il diabete e l'ipertensione, sono fattori di rischio per l'insorgenza e la progressione della malattia renale. Recentemente, un continuum da AKI a CKD è stato riconosciuto come un problema clinico che contribuisce alla fibrosi (3). Pertanto, l'istituzione di terapie per la fibrosi renale migliorerà la qualità della vita non solo permalattie renalipazienti ma anche per vari pazienti con fibrosi tissutale.
La fibrosi tissutale coinvolge diversi fattori causali, come la transizione epiteliale ed endoteliale-mesenchimale e il sistema immunitario (4, 5). Nelreni,i fibroblasti nello stroma renale si trasformano in miofibroblasti da fattori profibrotici come TGF-b, PDGF, FGF2 e CTGF ed esprimono i marcatori a-SMA e fibronectina univoci di miofibroblasto (6–8). Si ritiene che questi fattori profibrotici derivino da macrofagi infiltranti indotti dall'infiammazione e Treg migratori che riparano il danno tissutale (9, 10). TGF-b derivato darene-I macrofagi M2 infiltrati e le Treg migliorano la fibrosi renale (10-12). Inoltre, è stato riportato che le cellule linfoidi innate recentemente identificate, le ILC, sono associate alla fibrosi tissutale, anche nel polmone, nel fegato e nell'intestino (13-16). Inreni,Gli ILC2 hanno una funzione protettiva contro AKI e glomerulonefrite, ma non è chiaro se siano coinvolti inrenefibrosi.
In quanto citochina attivante ILC2-, IL-33 è un membro della famiglia IL-1 ed è stato riconosciuto come un "alarmin" che è espresso ubiquitariamente in varie cellule dei tessuti (17, 18 ). La proteina IL-33 è divisa in tre domini, un dominio nucleare, un dominio centrale e un dominio delle citochine simili a IL-1-(19, 20). IL-33 è costitutivamente distribuito nei nuclei delle cellule epiteliali in condizioni basali legando il dimero dell'istone H2A-2B e il motivo di legame della cromatina all'interno del dominio nucleare (21). All'inizio dell'infiammazione, l'IL a lunghezza intera immagazzinata-33 viene rilasciata rapidamente dai nuclei e le proteasi derivate dalle cellule infiammatorie infiltrate agiscono sul sito di scissione nel dominio centrale (22). Cleaved-IL-33 ha un'attività elevata e si lega alle cellule che esprimono ST2 (recettore IL-33), portando all'induzione della segnalazione MyD88- IRAK-TRAF per la proliferazione, la sopravvivenza e le citochine produzione (18, 23). IL-33-La segnalazione ST2 è sovraregolata da varirenelesioni e malattie, portando all'attivazione di ILC2 nelrene(24–27); tuttavia, probabilmente dipende dalla quantità di IL-33 se le ILC2 svolgono un ruolo protettivo o progressivo nella malattia renale. Studi recenti hanno dimostrato che le ILC2 renali hanno ruoli chiave in varimalattie renalie fibrosi e riparazione dei tessuti (28-33), in modo che queste cellule vengano focalizzate come un nuovo bersaglio terapeutico. Qui, evidenziamo i recenti risultati sulle ILC renali, in particolare le ILC2, inmalattie renaliportando arenefibrosi.
SOTTOINSIEMI ILC Gli ILC mancano di recettori antigene-specifici, come i recettori dei linfociti T (TCR) e dei recettori dei linfociti B (BCR) e non esprimono i classici marcatori del lignaggio delle cellule immunitarie. Le ILC vengono attivate in base alle citochine nel microambiente tissutale circostante e svolgono un ruolo fondamentale nella protezione contro infezioni, infiammazioni e nell'omeostasi immunitaria (34). Le ILC sono classificate in tre gruppi a seconda della loro funzione: ILC1, ILC2 e ILC3, che riflettono l'immunità acquisita rispettivamente dai sottoinsiemi di cellule T helper Th1, Th2 e Th17. ILC1 che esprimono T-bet esercita risposte immunitarie di tipo-1 per l'infezione virale, GATA3-che esprimono ILC2 che esprimono risposte immunitarie di tipo-2 per l'infezione da elminti e ILC3 che esprimono RORgt esercitano un tipo{{21 }} risposte immunitarie per l'infezione batterica. Tuttavia, è stato chiarito che le ILC sono anche coinvolte nella patogenesi di una varietà di malattie. In particolare, le ILC2 polmonari hanno ruoli critici nell'asma accompagnato da resistenza agli steroidi (35, 36). L'appropriata regolazione delle ILC è quindi importante per il controllo di varie malattie e il mantenimento dell'immuno-omeostasi. Recentemente è stato segnalato un nuovo sottoinsieme di ILC, ILC regolatori (ILCreg), (37). Le ILCregs esercitano funzioni immunosoppressive producendo IL-10 e TGF-b, simili alle Treg. Sebbene ILC1, 2 e 3 si sviluppino comunemente da progenitori linfoidi innati (ILCP), le ILCreg si differenziano dai progenitori linfoidi innati comuni helper (CHILP) in modo Id3-dipendente (37). Poiché ILCregs non esprimono il regolatore principale Treg foxp3, non è chiaro se ILCregs siano un sottoinsieme indipendente come Tregs. Tuttavia, gli ILCreg hanno il potenziale per fenotipi e funzioni unici rispetto ai Treg e questi saranno ulteriormente studiati in futuro.
FUNZIONE E REGOLAZIONE DI ILC2 Gli ILC2 risiedono in vari tessuti come polmone, intestino, cluster linfoide associato al grasso mesenterico (FALC), fegato, pelle erene, e sono i principali responsabili dell'eliminazione degli elminti mediata dalla risposta immunitaria di tipo-2. In seguito al danno tissutale causato dall'esposizione ad allergeni e agenti patogeni, IL-33, IL{2}} e TSLP, che sono le citochine attivanti più potenti per la proliferazione di ILC2 e la produzione di citochine, vengono rilasciate dalle cellule epiteliali portando a una rapida attivazione delle ILC2 . Quindi, le ILC2 attivate secernono grandi quantità di citochine di tipo{6}} IL{7}} e IL-13 e inducono infiammazione eosinofila e iperplasia della mucosa. Tuttavia, l'attivazione anormale e prolungata di ILC2 provoca malattie allergiche come asma, dermatite atopica e rinite (38-40), e quindi è clinicamente importante comprendere la regolazione di ILC2. Inoltre, gli ILC2 producono anche amphiregulin (Areg) e IL-9, che contribuiscono al rimodellamento e alla riparazione del danno tissutale dopo l'infiammazione. L'Areg prodotto da ILC2s promuove la proliferazione epiteliale e la differenziazione per la riparazione epiteliale (41). Inoltre, le IL-9-che producono ILC2 aiutano a risolvere l'infiammazione nell'artrite reumatoide (42).
Sebbene la segnalazione di IL-33 e ST2 siano fondamentali nell'attivazione di ILC2, altre stimolazioni comprese le citochine della catena g comune (gc) (IL-2, -7, -9, 15) e co -le molecole stimolatrici (ICOS, GITR, PD-1) sono necessarie per la regolazione dell'ILC2 (43–45). Numerosi studi hanno identificato regolatori positivi o negativi delle ILC2 come segue: citochine (IL-25, TSLP, IFN-g, IL-27), neuropeptidi (VIP, NMU, CGRP), neurotrasmettitori (catecolamine, acetilcolina ), mediatori lipidici (prostaglandine e lipossine dalla via dell'acido arachidonico), ormoni (androgeni ed estrogeni) e nutrienti (vitamine A e D e butilato) (46-55). Poiché le ILC2 sono distribuite in vari tessuti, si presume che esistano meccanismi regolatori specifici del tessuto e fattori di ILC2. In precedenza abbiamo riportato che il risponditore allo stress ossidativo Nrf2 attiva gli ILC2 polmonari e la loro attivazione migliora l'infiammazione allergica polmonare (56). Gli stress ossidativi sono spesso generati indanno renalee malattia, e quindi le ILC2 renali possono essere regolate dalla via Keap1-Nrf2. Presi insieme, gli ILC2 sono regolati da vari fattori e hanno ruoli diversi a seconda dell'ambiente tissutale.
ILC2 RENALE E MALATTIEGli ILC2 risiedono anche nei reni murini e sono particolarmente localizzati nella vascolarizzazione renale. Gli ILC2 che esprimono GATA3- sono il sottoinsieme principale di ILC (70~80% degli ILC) nel rene murino, mentre gli ILC1 che esprimono T-bet e gli ILC3 che esprimono RORgt sono meno del 10% degli ILC (2 7 ). Le ILC2 renali esprimono costitutivamente IL-5 e IL-13 in condizioni stazionarie e quasi tutta la IL-5 espressa deriva da ILC2 e non da Th2 (57). Sebbene le ILC2 rappresentino circa l'1% dei leucociti renali totali, l'espressione di IL-33 è sovraregolata in diversimalattie renalimodelli, indicando che le ILC2 renali sono potenzialmente attivate ed esercitano funzioni sconosciute sia nella fase acuta che in quella cronica (Figura 1).
L'AKI si manifesta come disfunzione acuta dei reni, inducendo uno squilibrio elettrolitico ed è correlata a insufficienza renale cronica, fibrosi e malattie cardiovascolari. Gli AKI sono causati da lesioni traumatiche, ridotta perfusione renale dovuta a interventi chirurgici e varie malattie renali e vascolari (58). Gli AKI sono stati studiati utilizzando modelli animali di AKI sperimentali indotti da metodi quali farmaci, danno da ischemia-riperfusione (IRI) e sepsi (59). Recentemente, è stato riportato che ILC2 e IL-33 sono associati alla patogenesi dell'AKI. In un modello AKI indotto da cisplatino, Akcay et al. ha dimostrato che la somministrazione di IL-33 ricombinante esacerba l'AKI, mentre l'ST2 solubile, che si lega preferenzialmente all'IL-33 per neutralizzarne l'attività, ne migliora la patogenesi (60). La somministrazione di alte dosi di IL-33 induce la progressione dell'AKI in modo dipendente da CD4 più linfociti T. Al contrario, l'IL a basse dosi-33 ha un effetto protettivo contro l'AKI. I modelli IRI sono comunemente usati per identificare i meccanismi responsabili della patogenesi dell'AKI e mostrano che la risposta immunitaria innata ha un ruolo critico. Cao et al. scoperto che il pretrattamento con IL-33 migliora il danno renale e si riprendefunzione renalein topi indotti da IRI (29). Le ILC2 renali sono aumentate nei topi Rag1-knockout dalla somministrazione di IL-33 e determinano una riduzione del punteggio del danno tubulare e della creatinina sierica indipendentemente dall'immunità acquisita. Tuttavia, la riduzione dell'ILC utilizzando un anticorpo anti-CD90 nei topi Rag1-KO non salva il danno tubulare. Inoltre, il trasferimento adattativo delle ILC2 renali proliferate ex vivo migliora il danno renale. Questi risultati indicano che abbondanti ILC2 nelrenehanno un effetto protettivo renale e miglioranofunzioni renalinell'AKI.
Le CKD hanno origini diverse come diabete, ipertensione e risposte immunitarie e tossiche (1). Varie patologie, tra cui l'infiammazione cronica e la fibrosi renale, sono associate alle cause alla base delle CKD. È stato chiarito che le ILC2 renali hanno ruoli importanti sia nella patologia AKI che in quella CKD. IL-33 allevia anche il danno glomerulare da lupus nefrite (61). Inoltre, la risposta immunitaria di tipo-2 indotta da IL-25 e l'induzione dei macrofagi M2 possono alleviare il danno renale nella nefropatia indotta da adriamicina, che è un modello di CKD ampiamente utilizzato (28). Questi effetti protettivi richiedono eosinofili reclutati da IL-5 prodotto da ILC2 e IL-33 non riesce a proteggerefunzione renalenonostante l'abbondanza di ILC2 nei topi DdblGATA carenti di eosinofili. Tuttavia, gli eosinofili sono considerati cellule pro-infiammatorie in varie malattie, quindi non è chiaro se l'accumulo di eosinofili sia protettivo contro il danno renale senza chiarire il meccanismo. Inoltre, gli ILC2 vengono mantenuti nel murinoreniper un massimo di otto settimane con la somministrazione di IL- 33 per quattro giorni consecutivi, quindi c'è un vantaggio clinico nell'attivazione prolungata di ILC2 per la terapia dell'CKD. È interessante notare che IL-233, una citochina di fusione di IL-2 e IL-33,
contribuisce areneprotezione dalla nefropatia diabetica (30). IL-233 attenua l'iperglicemia e la proteinuria nei topi BTBR.Cg-Lep ob/ob e ha un potenziale terapeutico per la nefropatia diabetica di tipo-2. Questi risultati implicano che le ILC2 siano un potenziale bersaglio terapeutico nell'AKI e nelle CKD.
Nell'uomo, le ILC (lignaggio - CD127 più CD161 più popolazioni) rappresentano il 0,5 percento o meno del totalerene llinfociti (28). A differenza dei reni murini, le ILC2 umane rappresentano il 40 percento o meno delle ILC presentirenie gli ILC3 sono i costituenti principali. Non è chiaro come influisca questa differenza nelle costituzioni ILC dei reni umani e di toporeneomeostasi e patogenesi della malattia. Uno studio recente ha indicato che le ILC2 nel sangue sono sovraregolate nei pazienti con ESRD (62); tuttavia, non è chiaro se questo aumento sia correlato alla patogenesi dell'ESRD. Inoltre, è stato anche riportato che i cambiamenti dell'ILC nel sangue sono correlati alla gravità di DN e LN (63, 64). Sono necessarie ulteriori indagini per determinare se gli ILC2 renali umani sono amici o nemicimalattie renali.
ILC2 CONTRIBUISCE ALLA PROGRESSIONE DELLA FIBROSI RENALE?È stato anche dimostrato che ILC2 influenza vari fibrosi tissutale. ILC2 ha contribuito alla deposizione di collagene tramite IL-25 portando a indurre fibrosi polmonare (13). IL-33 è una citochina profibrotica e promuove l'inizio e la progressione della fibrosi polmonare in modo ST2-dipendente (65). Alcuni studi hanno riportato che le ILC2 residenti nel fegato o nel tessuto cardiaco sono associate rispettivamente a fibrosi epatica o cardiaca (66, 67). Pertanto, è probabile che l'asse ILC2-IL33 influenzi la promozione della fibrosi tissutale.Renela fibrosi è caratterizzata da un accumulo aberrante di matrice extracellulare (ECM), e quindi da distruzione robustarenestruttura e funzione (68). La fibrosi è una parte della normale risposta per ripristinare la struttura e l'ambiente dei tessuti. Sudanno renale,le cellule epiteliali tubulari e vascolari danneggiate e le cellule immunitarie infiltrate vengono rilasciate fattori profibrotici con progressione dei danni renali, quindi vengono attivati vari segnali che portano a promuovere la transizione dei fibroblasti verso la transizione del miofibroblasto a-SMA positiva. Danni renali persistenti interrompono l'equilibrio diLa produzione e la degradazione di ECM e l'eccessivo accumulo di ECM portano a una fibrosi anormale, che ne risultarenedisfunzione. La progressione della fibrosi renale provoca un'esacerbazione della CKD e la sua patologia procede in un decorso irreversibile sefunzione renalemeno di un certo livello, con conseguente ESRD. Inoltre, lo stroma renale produce l'eritropoietina (EPO) necessaria per lo sviluppo degli eritrociti e la sua riduzione indotta darenela fibrosi provoca anemia renale. Pertanto, il superamento della fibrosi renale è un'importanza clinica in nefrologia.
Durante il danno renale cronico e l'infiammazione, anche le cellule endoteliali renali e vascolari danneggiate rilasciano IL-33 insieme alla produzione aberrante di ECM e si ritiene che l'ILC2 residente nel rene sia attivato (Figura 2). Il metodo comunemente usato per studiare la fibrosi renale è il modello di ostruzione ureterale unilaterale (UUO) e l'IL-33 aumentata nel siero e nelle urine in questo modello (24,69). Infatti, le cellule immunitarie innate ST2 più sono aumentate nel modello UUO e anche i numeri di ILC2 sono aumentati nel toporene(25). Inoltre, Liang et al. ha mostrato che la fibrosi renale indotta da IRI
è accelerato dal trattamento con IL{0}} esogeno e dalla fibrosi ST2 solubile (70). La somministrazione di alte dosi di IL-33 ha promosso la fibrosi renale tramite AKI, ma l'inibizione di IL-33 è stata ridotta la fibrosi renale indotta da AKI (60). Mentre la somministrazione di IL{10}} a basse dosi ea breve termine attenua i danni renali indotti dall'IRI (28, 29). Questi possono implicare che un modesto rilascio di IL-33 sia indotto da lievi danni renali all'inizio per proteggere i danni renali, mentre la progressiva distruzione renale ha causato un rilascio eccessivo e a lungo termine di IL-33 portando ad esacerbare i danni renali e fibrosi. Presi insieme, l'ILC2 renale e un'adeguata IL-33 hanno ruoli chiave inrenefibrosi.
È stato riportato che gli ILC2 producono amphiregulina (Areg) per recuperare l'integrità epiteliale polmonare in caso di infezione virale (71, 72). Nel rene, l'Areg2-produttore di ILC ha anche esercitato una funzione protettiva per i danni renali da parte dell'IRI e contribuisce direttamente alla riparazione della struttura tubulare renale (29). Il knock-out di Areg in ILC2 in coltura ex vivo utilizzando il sistema CRISPER-Cas9 non è stato in grado di ripristinare il punteggio della lesione tubulare e la creatinina sierica e l'apoptosi dei TEC renali. Questo effetto renoprotettivo è parzialmente responsabile dei macrofagi M2 antinfiammatori indotti dall'ILC2 attivato. Mentre, Areg ha la funzione di far progredire la fibrosi tissutale inclusi fegato, polmone erene(73–75). Studi recenti hanno indicato che l'Areg-EGFR segnala un aumento della fibrosi renale nei tubuli renali prossimali (76, 77). Inoltre, le risposte immunitarie di tipo 2 sono anche profondamente associate alla fibrosi. Le cellule CD11c plus derivate da BM producono Areg in risposta ai danni ai tessuti (78), e queste producono Areg inducono l'attivazione dei fibroblasti che porta a promuovere la fibrosi polmonare. Inoltre, le cellule Th2 della memoria patogena che producono Areg hanno addestrato gli eosinofili a produrre grandi quantità di osteopontina e hanno accelerato la fibrosi polmonare (79). Inoltre, Liu et al. è stato riportato che ILC2 era correlato negativamente con il livello di eGFR nei diabeticimalattie renalipaziente con fibrosi renale promotrice (63). Sebbene non sia ben compreso se l'Areg prodotto da ILC2 contribuisca al progresso della fibrosi renale, l'espressione di Areg è necessaria per la fibrosi indotta dalla sovrapproduzione di TGF-b. Ulteriori studi sarebbero chiariti la relazione tra ILC2, Areg e TGF-b portando a rivelare i ruoli di ILC2 nella fibrosi renale. L'Areg viene rilevato nel siero e nelle urine di pazienti con insufficienza renale cronica e AKI (77) e sarà un nuovo bersaglio terapeutico e biomarcatori inrenefibrosi e malattie renali tra cui CKD e AKI.
UN POSSIBILE NUOVO GIOCATORE ILCreg NELLA FIBROSI RENALEUna delle cause della fibrosi renale è la segnalazione del TGF-b, che accelera la trasformazione dei fibroblasti in miofibroblasti nello stroma renale (80). I macrofagi e le Treg infiltranti il rene contribuiscono alla progressione della fibrosi renale attraverso la produzione di TGF-b. Inoltre, le ILC2 che producono IL-4- e IL{5}}sono associate alla progressione della fibrosi renale attraverso l'induzione dei macrofagi M2 (81). Inoltre, Wang et al. riportato che la segnalazione di TGF-b induce l'espressione di ST2 e contribuisce allo sviluppo di ILC2 dai progenitori di ILC2 (82). Pertanto, la relazione tra macrofagi M2, Treg e ILC2 è fondamentale nella fibrosi renale e il TGF-b gioca un ruolo centrale in queste reti profibrotiche.
Il sottogruppo di ILCreg recentemente definito risiede nei reni umani e di topo ed è una fonte di TGF-b nei reni (83). Le ILCreg renali sopprimono le risposte immunitarie secernendo IL-10 e TGF-b ed esprimono CD25, ICOS e fattore trascrizionale Id3, ma non ST2 e KLRG1. Le ILCreg in coltura in vitro producono grandi quantità di IL-10 e TGF-b e sopprimono la risposta immunitaria innata di ILC1 e macrofagi. Il trasferimento adattivo di ILCregs espansi ex vivo a topi trattati con IRI miglioradanno ai reni,quindi gli ILCreg hanno un potenziale terapeutico permalattie renali.Tuttavia, è preoccupante che grandi quantità di TGF-b prodotto da ILCregs possano aumentare la fibrosi renale, quindi sono necessari ulteriori studi. Curiosamente, Morita et al. dimostrato che gli ILC2 sono di plastica e possono svilupparsi in ILCregs nel tessuto nasale umano. Le ILC2 stimolate da IL-33 e l'acido retinoico vengono transdifferenziate in ILCreg, producendo IL-10 per sopprimere le ILC2 e la proliferazione dei linfociti T CD4 più (84). Inoltre, Nakamura et al. dimostrato che i fibroblasti acquisiscono capacità di produzione di acido retinoico nella transizione ai miofibroblasti in moltidanno renalemodelli (85). Questi risultati indicano che la plasticità da ILC2-a-ILCreg è comune durantedanno renale,portando alla progressione della fibrosi renale. Questi sono quindi potenziali bersagli terapeutici come cellule sorgente di TGF-b, sebbene il pieno contributo di ILCregs alla fibrosi renale sia ancora enigmatico.
CONCLUSIONI E PROSPETTIVE FUTURE La relazione tra IL{0}} e ILC2 ha ruoli chiave nell'omeostasi immunitaria renale erenemalattie che portano alla fibrosi renale. Sebbene le funzioni di ILC2 inmalattie renalisono gradualmente compresi, ci sono ancora oscuri negli esseri umani. Tuttavia, è interessante notare che il cambiamento delle ILC circolanti è correlato alla gravità di alcune malattie renali. Inoltre, è interessante chiedersi quale sia la differenza che ILC2 è dominante nel murinorenema ILC3 è dominante nell'uomorene,e sarebbe necessario indagare ulteriormente in dettaglio. Una volta chiarite queste domande, potrebbe essere possibile chiarire il ruolo e le caratteristiche di ILC2 nelrenee applicarlo a nuovi target terapeutici e alla diagnosi clinica nelle malattie renali.