Βιολογικές δράσεις κυτταροκινών και ιντερφερονών στη λειτουργία των Τ λεμφοκυττάρων: Τ κυτταροειδική δράση των IFN-I στην πειραματική αυτοάνοση εγκεφαλομυελίτιδα

Abstract

Type I interferons (IFN-I), mainly IFN-α and IFN-β, are produced by almost all cell types and are implemented in innate and adaptive immunity, thus contributing to homeostasis. They are pluripotent cytokines, exerting both protective and detrimental actions, in pathology situations. Specifically in Multiple Sclerosis (MS), a disease of central nervous systems (CNS), mediated by T lymphocytes, IFN-β is administered as first line treatment, with various results. The cell-specific action of IFN-β in MS patients, or in the established animal model of MS, Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE), is not fully elucidated.In this study, we studied the in vivo immunomodulatory role of IFN-I signaling in T cells during EAE, using a novel transgenic mouse, designated IFNAR1Texcl. This mouse carries ifnar1 gene under the promoter of cd2 gene on a IFNAR1 null genetic background (ifnar1-/-), thus allowing expression of functional IFN-I receptor exclusively on T cells. Upon EAE induction, IFNAR1Texcl mice exhibited delayed onset and milder progression of EAE, with reduced T cell infiltration, demyelination, and axonal damage in the CNS, compared to both wild type (WT) and ifnar1-/- mice. Importantly, IFN-β administration in IFNAR1Texcl mice generated a more pronounced protective effect against EAE compared to untreated littermates. In vivo studies demonstrated that prior to EAE onset, endogenous IFNAR signaling in T cells led to impaired Th17 responses, with a reduced fraction of CCR6+ CD4+ T cells in the periphery. At the acute phase, an increased proportion of IL-10- and IFN-γ producing CD4+ T cells was detected in the periphery of IFNAR1Texcl mice, accompanied by up-regulation of the IFN-γ induced gene, Irgm1, in peripheral T cells. Together these results reveal a hitherto unknown T cell-associated protective role of IFN-I in EAE that may provide valuable clues for designing novel therapeutic strategies for MS.

Οι ιντερφερόνες τύπου Ι (IFN-I), κυρίως οι IFN-α και IFN-β, είναι πρωτεΐνες που παράγονται από την πλειονότητα των κυττάρων και εμπλέκονται στη φυσική και επίκτητη ανοσία συντελώντας στη διατήρηση της ομοιόστασης του οργανισμού. Σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις έχει δειχθεί ότι οι IFN-I εμφανίζουν πλειοτροπική δράση, που είναι άλλοτε προστατευτική και άλλοτε επιβλαβής. Συγκεκριμένα, στη σκλήρυνση κατά πλάκας (ΣΚΠ), μία νόσο του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ), που διαμεσολαβείται από τα Τ λεμφοκύτταρα, η IFN-β χορηγείται ως θεραπευτική αγωγή πρώτης γραμμής, χωρίς όμως να είναι πάντα αποτελεσματική. Η κυτταρο-ειδική δράση της IFN-β είτε σε ασθενείς, είτε στο καθιερωμένο ζωϊκό πρότυπο της ΣΚΠ, την πειραματική αυτοάνοση εγκεφαλομυελίτιδα (ΠΑΕ), δεν έχει πλήρως αποσαφηνιστεί. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε ο in vivo ανοσοτροποποιητικός ρόλος της σηματοδότησης των IFN-I στα Τ λεμφοκύτταρα κατά την ΠΑΕ, χρησιμοποιώντας ένα διαγονιδιακό ποντίκι που δημιουργήθηκε για το σκοπό αυτό, το λεγόμενο IFNAR1Texcl. Το ποντίκι αυτό φέρει το γονίδιο ifnar1 υπό τον έλεγχο του υποκινητή του cd2 γονιδίου σε IFNAR1 ελλειμματικό γενετικό υπόβαθρο (ifnar1-/-), επιτρέποντας με αυτό τον τρόπο την έκφραση του λειτουργικού IFN-Ι υποδοχέα (IFNAR) αποκλειστικά και μόνο στα Τ λεμφοκύτταρα. Τα IFNAR1Texcl ζώα μετά την επαγωγή της ΠΑΕ, αφενός καθυστέρησαν να εμφανίσουν τα κλινικά συμπτώματα της νόσου, αφετέρου η ανάπτυξή της ήταν ήπιας μορφής. Η κλινική αυτή εικόνα συνδεόταν με μειωμένη διήθηση του ΚΝΣ από Τ λεμφοκύτταρα, και λιγότερη απομυελίνωση και εκφυλισμό των νευρώνων του ΚΝΣ, συγκριτικά με τα αγρίου τύπου και τα ifnar1-/- ζώα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσίασαν τα αποτελέσματα που προέκυψαν όταν, στα εν λόγω ζώα, με την πρόκληση της ΠΑΕ, χορηγήθηκε και ανασυνδυασμένη IFN-β ποντικού. Τα IFNAR1Texcl ζώα καθυστέρησαν ακόμα περισσότερο να αναπτύξουν τη νόσο, γεγονός που δείχνει ότι η IFN-β, κάτω από τις δεδομένες πειραματικές συνθήκες, εμπλέκεται σε μια προστατευτική διαδικασία, η οποία μένει να διερευνηθεί. In vivo μελέτες στα περιφερικά λεμφικά όργανα έδειξαν ότι πριν την έναρξη της νόσου, η σηματοδότηση των ενδογενών IFN-I αποκλειστικά στα Τ λεμφοκύτταρα οδήγησε σε μειωμένη απόκριση τύπου Th17 και χαμηλότερο ποσοστό CCR6+CD4+ βοηθητικών Τ κυττάρων. Στη συνέχεια, κατά τη φάση ανάπτυξης της νόσου, στο σπλήνα των IFNAR1Texcl ζώων, μετρήθηκε υψηλότερο ποσοστό βοηθητικών Τ κυττάρων που παρήγαγαν IL-10 και IFN-γ. Παράλληλα, στα περιφερικά Τ λεμφοκύτταρα βρέθηκαν αυξημένα επίπεδα έκφρασης του γονιδίου irgm1, το οποίο επάγεται από την IFN-γ. Συμπερασματικά, αυτά τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν έναν έως τώρα άγνωστο προστατευτικό in vivo ρόλο των IFN-I, οι οποίες δρουν διαφοροποιώντας άμεσα τα φαινοτυπικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των περιφερικών Τ λεμφοκυττάρων κατά την ανάπτυξη της ΠΑΕ. Η πληροφορία αυτή αποτελεί πολύτιμο εργαλείο στο σχεδιασμό καινοτόμων θεραπευτικών στρατηγικών για τη ΣΚΠ, που σχετίζονται με τη δράση της ΙFN-β στα Τ λεμφοκύτταρα.