Trovare un modo efficace per inibire i rigetti immunitari è una delle strategie più importanti per sostenere i trapianti clinici. Recentemente, gli studi riguardanti il trapianto di organi hanno dimostrato che l’applicazione di inibitore DPPIV o il mAb anti-CD26 aumentato l’incisione delle cellule del donatore e diminuito GVHD acuta, rispettivamente, e indicato CD26 come un nuovo bersaglio per l’intervento terapeutico nella malattia GVHD.11 Per chiarire il ruolo di CD26 nel rigetto dell’innesto allogenico, CD26 topi knockout sono stati utilizzati in uno studio di trapianto di pelle allogenica. Abbiamo scoperto che i topi CD26-/- presentavano un minor grado di necrosi degli innesti e un ritardo nel rigetto del trapianto (Fig. 1).
CD26 è un marcatore di attivazione dei linfociti T e B e delle cellule NK. Come una molecola costimolatoria, CD26 media i processi di trasduzione del segnale delle cellule T attraverso la sua interazione con adenosina deaminasi, CD45, caveolina-1, o CARMA1.5 Blocco di CD26-mediata co-stimolazione delle cellule T indotta anergia nelle cellule T CD4 +.24 Nel presente lavoro, una percentuale inferiore di CD3 +, così come le cellule CD4 +, sono stati trovati in MPBLs e MSLs di CD26-/- topi sia pre e post trapianto di pelle (Fig. 3). Inoltre, l’infiltrazione di cellule CD3 + e CD4 + è stato rilevato in misura inferiore nei tessuti di innesto di CD26-/- topi che in CD26 + / + topi dopo il trapianto di pelle (Fig. 7b, c). Questo risultato indica che CD26 deficienza risultati in alterato sviluppo, la maturazione e la funzione delle cellule CD4 +, che corrisponde ai nostri risultati precedenti.23 È interessante notare che la percentuale di cellule CD8 + in MPBLs di CD26-/- topi era la stessa in CD26 + / + topi prima del trapianto, tuttavia, la percentuale era significativamente inferiore in CD26-/- che in CD26 + / + topi dopo trapianto di pelle (Fig. 3). Il numero di infiltrazione delle cellule CD8 + negli innesti cutanei era nettamente inferiore in CD26-/- che in CD26 + / + topi dopo il trapianto di pelle. Questi risultati suggeriscono una ridotta proliferazione, attivazione e funzione delle cellule CD8 + nei topi CD26-/- in risposta agli antigeni allogenici. Le cellule T CD8 + sono una componente importante del repertorio allogenico delle cellule T indotte dopo il trapianto allogenico nei topi, la loro attività citotossica è diretta verso il donatore major histocompatibility complex (MHC) peptidi di classe I.25 La percentuale ridotta di cellule CD8 + nei topi CD26-/- (Fig. 3) dopo il trapianto allogenico può in parte contribuire al ridotto grado necrotico degli innesti e ritardato rigetto allograft. Inoltre, le percentuali di cellule CD3+, CD4+ e CD4+NK1.1- dei MSL erano più basse nei topi CD26-/- che nei topi CD26+/+ prima del trapianto, ma la differenza si è ridotta dopo il trapianto. È stato riportato che l’inibizione di CD26 ha aumentato l’homing delle cellule del donatore e migliorato l’incisione allogenica.26 La diminuzione della differenza percentuale di cellule CD3+ e CD4+ dei MSL tra i due tipi di topi dopo il trapianto può essere dovuta all’aumentato homing di queste cellule nella milza nei topi CD26-/-.
Il rigetto del trapianto è principalmente guidato dalle cellule T dell’ospite. Mentre tutti i componenti del sistema immunitario innato e adattativo partecipano al rigetto del trapianto, i linfociti T e, in particolare, le cellule CD4+ sono di fondamentale importanza in questo processo.27 Una volta attivate, le cellule T CD4+ dirigono principalmente la progressione della risposta secernendo citochine che attivano, espandono e/o reclutano altre cellule effettrici, come macrofagi, cellule T CD8+ e cellule B.27, 28 Attraverso ulteriori analisi dei livelli di citochine in entrambi i tipi di topi, una secrezione marcatamente ridotta di IL-2, IFN-γ, IL-6, IL-17, IL-4, e IL-13 è stata trovata nel siero dei topi CD26-/- dopo il trapianto allogenico (Fig. 4). Questa secrezione ridotta può essere stata causata da un numero inferiore di cellule CD4+ nei topi CD26-/- prima del trapianto; tuttavia, la differenziazione alterata e la funzione delle cellule CD4+ in risposta all’antigene allogenico nei topi CD26-/- dovrebbe essere considerata. Bassi livelli sierici di IL-2, IFN-γ e IL-6 indicano una differenziazione e una funzione parzialmente difettosa delle cellule Th1, mentre bassi livelli di IL-4 e IL-13 indicano una differenziazione e una funzione insufficiente delle cellule Th2 nei topi CD26-/-.
Come citochina chiave, IFN-γ mostra effetti diversi e potenzialmente contraddittori sul rigetto dell’allotrapianto d’organo.29 IL-2 è un’altra citochina associata al Th1 che ha anche effetti complessi sul rigetto del trapianto.30 Sia IFN-γ che IL-2 sono citochine pleiotropiche e svolgono un ruolo importante nella proliferazione delle cellule T e B durante la reazione infiammatoria. Le citochine agiscono prima come molecole che iniziano la crescita delle cellule T e sopravvivono durante la risposta immunitaria e poi rafforzano la risposta Th1 con un feedback positivo.29, 30 Nel rigetto acuto, le cellule Th1 si infiltrano prevalentemente negli innesti, in cui IL-2 e IFN-γ possono indurre l’attivazione delle cellule NK e dei macrofagi, che sono armi potenti per distruggere gli innesti.29, 30 Inoltre, IFN-γ induce l’espressione delle molecole MHC di classe II e la secrezione di IgG2a e IgG3 dalle cellule B attivate. In un modello di rigetto acuto, i topi IFN-γ-/- hanno mostrato un rigetto ritardato dell’innesto cutaneo.31 Diversi studi hanno riportato che la tolleranza al rigetto del trapianto è mediata almeno in parte da IL-4, una citochina tipica delle cellule Th2, promuovendo la produzione di IL-10 e IgG1.32 Altri studi hanno fornito risultati contrastanti, indicando che la somministrazione di un inibitore di Th2 prolunga la sopravvivenza del trapianto cardiaco.33 IL-13, che mostra effetti simili a quelli di IL-4, è un’altra citochina associata alla risposta Th2; IL-13 condivide una catena di recettori (catena α di IL-4R) con IL-4 ma differisce nelle cellule bersaglio coinvolte, il che si traduce in una serie di eventi biologici diversi.32 Un numero crescente di studi ha dimostrato che le citochine delle cellule Th1 e Th2, come IL-2, IFN-γ e IL-4, sono in grado di sostenere l’espansione clonale delle cellule B e la sintesi degli anticorpi.28, 34 La carenza di CD26 determina una differenziazione e una funzione alterata delle cellule Th1 e Th2 nei topi CD26-/-. Bassi livelli di citochine Th1 IFN-γ e IL-2 potrebbero comportare una diminuzione della proliferazione delle cellule CD8+ (Fig. 3) e l’attivazione dei macrofagi, riducendo così l’infiltrazione di cellule CD8+ e macrofagi negli innesti (Fig. 7) durante il rigetto del trapianto. D’altra parte, bassi livelli di IFN-γ, IL-2 e IL-4 nei topi CD26-/- dopo il trapianto allogenico potrebbero compromettere l’attivazione e la differenziazione delle cellule B, riducendo la produzione di anticorpi (Fig. 2).
Il rigetto immunitario è un processo complesso che coinvolge una risposta immunitaria cellulare e umorale ed è caratterizzato dalla produzione di anticorpi dai linfociti B. IgG, il componente principale di Igs siero e un anticorpo patogeno comune nei pazienti con rigetto del trapianto, svolge un ruolo indispensabile nel danneggiare gli innesti durante il rigetto del trapianto.35 Nel nostro lavoro attuale, bassa produzione di IgG e le sue sottopopolazioni, IgG1 e IgG2a, è stato rilevato nel siero di CD26-/- topi (Fig. 2). Questo risultato corrisponde ai nostri risultati precedenti che dimostrano che la produzione di anticorpi era chiaramente inferiore in CD26-/- topi che in CD26 + / + topi sia dopo l’immunizzazione ovalbumina o dopo pokeweed mitogeno stimolazione.23, 36 Questo risultato indica che la differenziazione delle cellule B è stato compromesso dalla carenza CD26. Nell’attivazione delle cellule B dipendenti dalle cellule T, un’interazione tra cellule B e cellule Th e alcune citochine di Th1 e Th2 sono necessarie per sostenere l’espansione clonale delle cellule B e la sintesi degli anticorpi. Nei topi CD26-/-, una bassa percentuale di cellule Th (CD4+) (Fig. 3) e una bassa produzione di IL-2 e IL-4 (Fig. 4) potrebbero portare a una ridotta attivazione e differenziazione delle cellule B, riducendo così la produzione di IgG. IgG è un componente importante che media l’allorecognizione tra gli antigeni esogeni e le cellule CD8 + del destinatario durante il rigetto dell’innesto.37 Bassa produzione di IgG nei topi CD26-/- (Fig. 2) può quindi portare alla riduzione dell’attacco dell’innesto da parte delle cellule effettrici.
Interessante, il livello di secrezione di IL-10 era più alto nei topi CD26-/- (Fig. 4G). Sostenere i nostri risultati, CD26/DPPIV blocco ha dimostrato di migliorare il trapianto di polmone allograft e aumentare l’espressione di IL-10.38 IL-10 è noto per essere una citochina anti-infiammatoria; IL-10 è stato segnalato per downregulate l’espressione di Th1 e Th17 citochine nel processo infiammatorio, in particolare durante la segnalazione delle cellule Treg.39 Vari tipi di cellule producono IL-10, compresi Th2 e macrofagi, così come le cellule T regolatrici.40 Nei topi CD26-/-, gli alti livelli di secrezione di IL-10 (Fig. 4g) potrebbero essere il risultato di un’alta percentuale di Tregs (Fig. 6). In particolare, in risposta al trapianto allogenico, alti livelli di IL-6 sono stati rilevati nel siero di CD26 + / + topi dal primo giorno e ha raggiunto il picco il giorno 7 dopo il trapianto, tuttavia, solo una piccola quantità di IL-6 è stato rilevato nel siero di CD26-/- topi fino al giorno 7 dopo il trapianto (Fig. 4d). Studi recenti hanno dimostrato che IL-6 svolge un ruolo molto importante nella regolazione dell’equilibrio tra le cellule Th17 produttrici di IL-17 e le Tregs.41 Quindi il basso livello di IL-17 e l’alta percentuale di Tregs osservati nei topi CD26-/- in questo studio (Figg. 5 e 6) potrebbe essere in parte dovuto alla ridotta funzione di IL-6 e all’eccesso di attività di IL-10.
Inoltre, è stato riportato che le cellule Th17 umane sono caratterizzate da un’alta espressione di CD26,18 che è un marcatore di selezione negativo per le Tregs umane,19 suggerendo che CD26 è coinvolto nella differenziazione e funzione delle cellule Th17 ma non è legato alle Tregs. Non è quindi sorprendente che un alterato equilibrio di differenziazione di Th17 e Tregs è stato osservato in CD26-/- topi. Anche se il rigetto del trapianto è tradizionalmente associato alla differenziazione Th1, molti studi recenti hanno dimostrato che le cellule Th17 e IL-17 sono strettamente associate al rigetto del trapianto.42 Le cellule Th17 sono un’aggiunta più recente al paradigma delle cellule T, mentre IL-17, una citochina chiave Th17, è un fattore pro-infiammatorio.43 L’accumulo di prove suggerisce che le cellule Th17 svolgono un ruolo nello sviluppo di lesioni croniche del trapianto nel trapianto di vari organi. Il segno distintivo del rigetto del trapianto mediato dalle cellule Th17 è la capacità di IL-17 di reclutare neutrofili, che sono una delle prime cellule effettrici infiammatorie in grado di infiltrare il trapianto dopo il trapianto, causando così danni al trapianto.42 Al contrario, i Tregs svolgono un ruolo cruciale nella tolleranza immunitaria e nel controllo negativo di varie risposte immunitarie attraverso la soppressione o la downregolazione di altre cellule T effettrici durante il rigetto immunitario.44 È stato riportato che l’inibizione di CD26/DPPIV promuove la secrezione di TGF-β1 che è essenziale per la differenziazione delle Tregs.45 Per lo sviluppo e la funzione delle cellule Treg CD4+CD25+ è richiesto il fattore di trascrizione forkhead (Foxp3).46 È stato riportato che IL-10 è un fattore importante nel mantenere l’espressione di FoxP3.47 L’alto livello di IL-10 osservato nei topi CD26-/- (Fig. 4g) potrebbe aver favorito l’espressione di FoxP3. La ridotta attività Th17 e l’aumentata percentuale di Tregs nelle MSLs e MPBLs dei topi CD26-/- dopo il trapianto allogenico si presume essere la ragione più importante per la ridotta necrosi dell’innesto e il ritardato rigetto dell’allotrapianto nei topi CD26-/-.
Alcune chemochine contribuiscono all’infiltrazione dei macrofagi nei tessuti dell’innesto, come le proteine chemiotattiche dei monociti (MCP-1, -2, -3), il fattore stimolante la colonia dei macrofagi (M-CSF o CSF-1) e il ligando 5 delle chemochine (CCL5 o RANTES (regulated and normal T cell expressed and secreted).48 Come substrati di DPPIV/CD26, MCPs e RANTES possono essere troncati da DPPIV, con conseguente alterazione della loro chemiotassi.3 È stato scoperto che MCP con un Lys amino-terminale può essere scisso da CD26/DPPIV e può risultare nell’inattivazione della sua chemiotassi; tuttavia, MCP con un NH2-terminale pGlu è rimasto inalterato.49 L’effetto di CD26 sulle diverse isoforme di MCP coinvolte nella chemiotassi dei macrofagi durante il trapianto di pelle dovrebbe essere ulteriormente studiato. Il troncamento di CCL5/RANTES da parte di DPPIV è stato riportato per diminuire il suo legame al recettore delle chemochine 1 (CCR1) e CCR3 ma ha aumentato il suo legame a CCR5, contribuendo al reclutamento dei macrofagi negli innesti renali.48 La carenza di CD26 nei topi CD26-/- ha probabilmente ridotto l’attività del legame di CCL5/RANTES a CCR5 e ha portato alla riduzione dell’infiltrazione dei macrofagi negli innesti.
CD26 è una proteina multifunzionale, che esibisce attività enzimatica o interagisce con diverse molecole. Studi recenti hanno riportato che CD26/DPPIV è coinvolto nella guarigione delle ferite cutanee. Tassi più elevati di chiusura della ferita, rivascolarizzazione e proliferazione cellulare sono stati osservati nei topi CD26-/-, e l’inibitore DPPIV ha mostrato un potenziale beneficio nella guarigione della ferita.50 Nel caso del trapianto di pelle, CD26 è coinvolto non solo nel rigetto immunitario, ma anche nel processo di guarigione della ferita; quindi CD26 gioca un ruolo simile a Giano nell’incisione e nel rigetto. Nel presente lavoro, il livello necrotico negli innesti e i livelli di IgG e citochine correlate nel siero di CD26-/- topi erano nettamente inferiori a quelli di CD26 + / + topi. Tuttavia, dal giorno 13 post-trapianto, gli innesti sono stati rimossi e le ferite sono guarite rapidamente nei topi CD26-/-. La riduzione del rigetto dell’allotrapianto nei topi CD26-/-, come osservato nel nostro presente lavoro, può essere parzialmente contrastata dal miglioramento della guarigione delle ferite, dove CD26 è coinvolto in entrambi i processi.
In conclusione, i nostri risultati indicano che CD26 è coinvolto nel rigetto dell’innesto allogenico. La carenza di CD26 ha portato a una differenziazione parzialmente compromessa delle sottopopolazioni Th1, Th2 e Th17, ma ha aumentato la percentuale di Tregs. A sua volta, le funzioni ridotte di Th1, Th2 e Th17 hanno influenzato la differenziazione delle cellule B e diminuito le attività delle cellule CD8+ e dei macrofagi, portando a una minore produzione di IgG e a un ritardo del rigetto del trapianto nei topi CD26-/-.
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