文摘
间充质干细胞(msc)作为治疗药物的特殊利益在慢性炎症和自身免疫性疾病的设置。toll样受体(TLR)配体一直的延续与炎症的慢性炎性疾病由于永久暴露对TLR-specific刺激免疫系统。因此,MSC受雇于疗法可能暴露于TLR配体,这可能调节MSC治疗潜在的体内。最近的结果表明,msc TLR配体激活导致调制的分化、迁移、增殖、生存,和免疫抑制的能力。然而作者已报告中不一致的结果表明msc的来源,TLR刺激就业或文化环境中发挥作用。值得注意的是,由TLR配体激活尚未报道调节“immunoprivileged”表型的msc的特殊相关性对同种异体MSC-based疗法的使用。在这次审查中,我们讨论了可用数据通过TLR信号调制的msc活动。
1。介绍
成人的间充质干细胞(msc)代表了一种创新的工具,细胞治疗退行性疾病,慢性炎症和自身免疫性疾病或同种异体移植物排斥。的理解机制,调解和/或调节的治疗效力msc是重要的生理和临床的观点。在这种背景下,一个关键的利益是为了更好地理解MSC生物学的调制toll样受体(通常),因为他们与慢性炎症反应的延续(慢性疾病、类风湿性关节炎)通过识别守恒pathogen-derived组件或内源性配体(也称为“危险信号”),MSC的网站可能会遇到伤害。这里我们将回顾这些主题上的最新数据。
2。成人的间充质干细胞和细胞疗法
2.1。msc的分化能力
msc已经分离出多种中胚层来源的组织,如骨髓(BM-MSCs),脂肪组织(AD-MSCs)、脐带血和外周血。msc可以很容易地分离粘附到塑料和扩展在体外血清中含有媒体没有额外要求,生长因子和细胞因子。在文化,他们获得呈形态。尽管有足够的努力,没有专属表面标记被确认为msc。因此,到目前为止它们定义的标准被国际社会公认为细胞治疗消极hematopoetic和内皮标记,如CD11b CD14、CD31、CD34、CD45、和各种各样的其他标记阳性,包括HLA类我CD105, CD73, CD29, CD90 [1]。因此,msc可以被识别在体外分化成mesenchymal-type细胞的能力(脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞)而且神经元,内皮细胞、星形胶质细胞和上皮细胞在合适的培养条件(2- - - - - -6]。
2.2。msc的免疫原性
的表达人类白细胞抗原(HLA)分子类我(也称为市长Histo-Compatibility类I = MHC I)对身体所有细胞免疫系统可以区分自我和异物。在缺乏免疫抑制或耐受性机制的情况下,同种异体细胞被免疫系统识别的外国HLA。细胞表达HLA分子直接刺激T细胞只有他们拥有适当costimulatory molecules-CD80 (B7-1)、CD86 (B7-2)或CD40 -。同种异体细胞也可以激活T细胞通过一个间接的途径,提出了HLA抗原的专职性抗原提呈细胞(APC)。我除了HLA类,某些细胞也表达HLA二类持续或之后的归纳。HLA二世也扮演着重要的角色在抗原表达和免疫反应。msc的显著特点是,他们被认为是immunoprivileged表达低水平的细胞表面HLA类我而HLA分子类II, CD40, CD80和CD86在细胞表面无法察觉。与干扰素(IFN)——刺激被证明能增加一级和二级分子,然而,msc不表达costimulatory CD80分子(B7-1)、CD86 (B7-2)或CD40,即使干扰素-刺激。这些特性允许msc逃避免疫监视(7- - - - - -11]。msc不仅不能诱导活化的CD4 +细胞也逃脱裂解的CD8 +细胞毒性淋巴细胞(12]。甚至整个淋巴细胞刺激在体外针对外周血淋巴细胞(人外周血)来自一个特定的捐赠,将从个人但不溶解淋巴细胞msc来自同一个捐赠者。进一步分析表明,msc诱导流产完全分化的CD8 + T细胞激活项目主要不激活效应函数。msc还逃避自然杀伤(NK)特异性溶菌作用[12]。
2.3。免疫抑制msc的能力
msc的第三个重要特征是它们免疫抑制,抑制活化,增殖,和功能的免疫细胞,包括T细胞、B细胞、NK细胞和抗原递呈细胞(apc) [6,13- - - - - -24]。尽管近年来的研究,主要在BM-MSCs,特定的分子和细胞机制参与msc的免疫调节活动仍有争议。有证据表明,调节免疫反应的能力依赖于细胞contact-dependent机制和msc分泌的可溶性因子的反应释放的细胞因子激活免疫细胞。msc可以抑制淋巴细胞增殖的机制要求,至少部分释放可溶性的因素,如肝细胞生长因子(HGF) prostanglandin-E2 (PGE2),转化生长因子(TGF)1,吲哚胺2,3-dioxygenase (IDO),一氧化氮,白介素(IL) -10 (14,16,18,21,22,25- - - - - -29日]。另一方面,其他研究已经表明,BM-MSCs调节t细胞表型可能导致细胞的生成与管理活动(14,15,19,30.- - - - - -34]。
2.4。msc治疗作为一种新的治疗工具
上面提到的生物学特性使msc细胞治疗和再生的一个有趣的工具。这是由许多研究在动物模型的炎性疾病证明有效的防止同种异体移植物排斥反应,移植物抗宿主病,实验性自身免疫性脑脊髓炎,胶原诱导关节炎、败血症和自身免疫性心肌炎(13,28,31日- - - - - -38]。事实上,使用msc在几个临床试验关注他们的免疫调节能力(http://clinicaltrials.gov/search/term=stem +细胞?词= +的干细胞)。在这方面,Cellerix目前正在进行三期临床试验使用人类AD-MSCs治疗克罗恩病复杂peri-anal瘘的患者在成功完成I和II期临床试验疗效率高的(39,40]。重要的是,它相信治疗效果,安全性和疗效的治疗炎症性疾病与msc驻留在很大程度上在免疫特权表型和免疫抑制能力。有趣的是,TLR激活已经涉及到大量的炎性疾病的病理包括类风湿性关节炎或炎症性肠病(IBD),因为它们可以启动或使慢性炎症由于持续接触TLR配体(41,42]。因此,使用msc在细胞疗法治疗炎性疾病值得进一步调查的潜在影响TLR信号在msc生物学和免疫原性和免疫抑制能力的潜在影响,特殊的相关性方面的治疗效果。
3所示。调制通过通常的msc
3.1。msc表达活性通常
通常在RNA和蛋白质水平的表达研究了通过rt - pcr、流式细胞仪和免疫荧光。已是不争的msc可以表达一些通常的。迄今为止,一致的结果表明高mRNA的表达TLR 1, 2, 3, 4, 5, 6 AD-MSCs和BM-MSCs来自人类和老鼠,不一致的结果已报告在TLR 7到10的表达同样的研究。在蛋白质水平的表达TLR2 TLR3, TLR4 TLR7, TLR9识别报道了流式细胞仪和免疫荧光23,28- - - - - -31日,43]。
的表达通常可以调制在msc。因此,本篇曹等人研究了缺氧是否会影响人类AD-MSCs通常的表达,这些细胞可能被用作治疗方法在缺血性组织(44]。他们表明暴露于低氧条件显著增加mRNA TLR1、2、5、9、10。此外,脂多糖(LPS)挑战会使TLR2和TLR4表达MSC-derived osteoprogenitors [45]。另一方面,转导的msc摘要杆状(DNA病毒载体)上调表达TLR3和触发器TLR3信号通路(46]。
作为这个问题广泛回顾了别的地方,TLR激活触发MyD88依赖和独立的下游信号级联导致的核易位NF -B和其他转录因子激活的基因(见图1)[47- - - - - -52]。已经证明,当AD-MSCs或BM-MSCs与配体刺激特定的不同通常核factor-kappa (NF - BB),增殖作用(MAP)激酶(MAPKs), PI3K信号通路被激活后续感应的几个基因和细胞因子,主要是CXCL-10、il - 6和引发。这些结果清楚地表明,MSC和功能通常表达活跃。然而,差异基因的诱导针对TLR激活已报告。例如,相比我们的观察在AD-MSC,赵等。,Tomchuck等人报道肿瘤坏死因子(TNF)的感应和il - 1由有限合伙人和polyinosinic: polycytidylic酸(聚IC) BM-MSC AD-MSC,分别为(44,53]。
3.2。TLR激活对MSC的影响生存
在人类AD-MSCs TLR刺激诱导的表达锰超氧化物歧化酶(MnSOD),一个关键的保护性蛋白对线粒体氧化应激(23]。据报道,诱导MnSOD保护细胞不受氧化应激导致增加生存(54]。设置的炎症反应,免疫细胞释放大量的活性氧导致的生成氧化环境。基于这些数据我们推测MnSOD的表达增加了msc对TLR配体接触会为他们提供改善移植或生存在受伤或发炎的网站,导致增强治疗效果(23]。近期的结果支持了这一假设进一步表明TLR4保护msc免受氧化应激激活细胞凋亡(55]。事实上,有限合伙人预处理的鼠标BM-MSCs可以无条件msc相比,改善他们的生存和移植msc和增加释放的血管内皮生长因子(VEGF)在大鼠急性心肌梗死模型导致一个增强治疗效果(改善心脏功能,减少心肌细胞凋亡,减少纤维化和心肌梗死后血管密度升高)(56)(见表1)。
3.3。TLR触发的msc分化的影响
如上所示,msc的主要特性之一是潜在的区分几间充质来源的细胞类型。一些团体报道TLR激活在MSC分化的影响给出了矛盾的结果。我们没有发现影响脂肪形成的分化,但发现聚我:C和有限合伙人增加成骨变异在人类AD-MSCs [23]。然而本篇曹et al。44]报道增加成骨分化的人类AD-MSC有限合伙人和肽聚糖(PGN)激活,而CpG oligodeoxynucleotides (CpG-ODN)受损。增加成骨分化的有限合伙人或PGN伴随着增加ERK激活。这些作者报道PGN在场时减少脂肪形成的分化。另一方面,而莫et al。45]报道增加成骨分化的人类BM-MSCs长期LPS激活后,李欧塔等。57)没有发现影响脂肪形成的TLR激活,成骨的或人类BM-MSCs condrogenic分化。然而,Pevsner-Fischer et al。58)报道,由Pam3Cys TLR2激活减少鼠标BM-MSC分化成三个中胚层细胞系。
有趣的是,他们还发现,myeloid-differentiation初次应答蛋白88 (MyD88)缺乏BM-MSCs,在适当的分化培养媒体没有额外的刺激与TLR配体分化成脂肪细胞,但未能有效地分化为骨细胞和软骨细胞,表明这种途径可能参与了MSC mutipotency。这些差异可能是由于不同的文化条件下,骨髓和脂肪之间msc,老鼠和人类细胞之间(见表1)。
3.4。TLR激活对msc的增殖和迁移的影响
TLR激活msc的增殖的影响已经研究了好几组。刺激与有限合伙人或Pam3Cys提升鼠标BM-MSCs扩散(55,58),但与LPS刺激,保利我:C, lipoteichoic酸(LTA)和对人类AD-MSCs和BM-MSCs PGN显示没有显著影响(23,44,45]。然而,华曹等人报道,刺激的AD-MSCs CpG-ODNs导致G1逮捕湿草地导致增殖的抑制(44)(见表1)。
受伤的迁移到适当的网站被认为发挥重要作用在msc的治疗效果。在这种背景下,Tomchuck等人表明,TLR3激活驱动人类的迁移BM-MSCs使用transwell和Boyden室迁移分析表明这种TLR信号通路可能操纵增加注入的biodistribution msc在受伤的网站(53]。此外,有限合伙人,ODNs LL-37(一种抗菌肽),纤连蛋白片段三世1 c (Fn III1C)和鞭毛蛋白诱导迁移导致中度到有限。另一方面,Pevsner-Fischer等人发现TLR2激活受损的老鼠BM-MSC迁移使用“伤口愈合”化验58)(见表1)。然而,需要进一步的调查,以便更好地理解TLR信号的潜在作用的迁移和biodistribution msc在活的有机体内,具有重要的临床意义。
3.5。通常,msc的免疫原性表型
同种异体msc的潜在使用依赖的特殊能力这些细胞逃避免疫识别。这是TLR激活能够调节costimulatory分子免疫细胞的表达。因此,特殊利益从治疗的角度来确定曝光的msc TLR配体可能诱发HLA-I的表达,HLA-II, costimulatory分子(CD40, CD80、CD86)导致增强免疫原性表型。我们分析HLA-I的表达,HLA-II CD80、CD86在人类AD-MSCs流式细胞术72小时与LPS刺激后,保利我:C和PGN。我们发现,有限合伙人,保利我:C,和PGN没有改变HLA-II的表达,CD80和CD86。多聚肌苷酸是唯一TLR配体诱导HLA-I一些扩展能力。此外,人类与干扰素AD-MSCs——的聚集有关(一个著名的诱导物HLA-I和HLA-II表达式在msc)结合有限合伙人,多聚肌苷酸或INF——PGN没有改变介导的诱导HLA-I和HLA-II23]。类似的结果也被报道在人类BM-MSCs [43,57]。这些结果表明,TLR激活不显著影响人类的免疫原性属性msc(见表1)。这些结果的相关性对同种异体MSC-based细胞疗法的使用。
3.6。TLR激活对msc的免疫抑制能力的影响
BM-MSC和AD-MSCs已被证明具有抑制免疫细胞的增殖能力促有丝分裂的或同种异体激活。如前所述,这种免疫抑制能力的msc可以成为他们的治疗使用的关键因素和力量。msc潜在的免疫抑制的机制还没有完全理解,但似乎需要两个细胞间contact-dependent机制和释放的可溶性免疫调节器(被罩,PGE2, TGF -、一氧化氮等)激活免疫细胞。有趣的是,一些免疫调节剂的下游信号通路由通常在其他细胞类型。因此,一个可行的假设是,TLR配体可能在msc诱导抗炎介质的生产导致一个增强的免疫抑制表型。此外,TLR信号有关永存的慢性炎症和自身免疫性疾病如克罗恩氏病和类风湿性关节炎41,42]。因此,AD-MSCs BM-MSCs用于治疗这些疾病可能会暴露在TLR配体,这可能导致msc活动的调制和治疗效果。因此,它是非常重要的,以确定是否TLR信号可以调节的免疫抑制能力msc。
近年来,几组报道不一致的结果对TLR配体的作用的调制msc抑制免疫反应的能力。在这种背景下,我们测试的角色通常在人类AD-MSCs免疫抑制的能力。为此,我们分析了扩散激活CFSE-labeled人外周血,CD4 + T细胞和CD8 + T细胞在缺乏或存在越来越多的人类AD-MSCs precultured长达72个小时中单独或在有限合伙人的存在,多聚肌苷酸或PGN。我们发现人类AD-MSC-mediated TLR激活抑制效果不显著,表明激活通过TLR2, TLR3和TLR4不显著干扰人类AD-MSCs调节免疫反应的能力在体外。支持这些结果,被罩,人类AD-MSCs免疫抑制的关键中介24)是由高浓度的弱诱导聚我:C和没有诱导TLR2和TLR4触发(23]。类似的结果被Pevsner-Fischer et al .,报道显示,由Pam3Cys TLR2激活不影响immunosupression由鼠标BM-MSC [58]。然而,其他组织报道,TLR激活可能调节人类BM-MSCs的免疫抑制特性,尽管以非常不同的方式。因此,李欧塔等人发现,TLR3和TLR4激活减少人类BM-MSCs对t细胞增殖的抑制活性没有影响我活动或PGE2水平(57]。通过使用Notch信号通路的抑制剂和anti-Jagged-1中和抗体他们发现TLR等级的差别导致了对这些配体激活Jagged-1 BM-MSCs。基于这些数据,作者建议Notch信号通路介导细胞通过msc contact-mediated免疫抑制。与这些结果,Opitz等人最近报道,TLR3和TLR4参与增强了人类的免疫抑制特性BM-MSCs通过间接诱导IDO1 [43]。诱导IDO1涉及一个自分泌干扰素-信号回路,依赖蛋白激酶R (PKR)和干扰素-独立。
所有msc的共同特点是,他们持续表达il - 6和引发。il - 6的组成型表达的意义和引发,都可以认为是促炎细胞因子,在上下文的免疫抑制活性msc尚不清楚。有趣的是,据报道,msc抑制树突状细胞的分化,至少在某种程度上,通过释放il - 6 (59]。这个观察il - 6生产免疫抑制由msc的链接。因此,它很容易推测TLR激活诱导il - 6分泌可能增强MSCs-mediated impairement树突细胞的分化和成熟。
这些不一致,部分相互矛盾的结果表明免疫系统的复杂性,甚至下在体外条件。很可能实验设置实验室之间的差异可能是这些矛盾的结果(见表后面1)。例如,使用PBMCs与纯化T细胞或激活这些细胞的方法可能起到了重要的作用。李欧塔等人采用纯化CD4 + T细胞刺激同种异体T cell-depleted PBMCs anti-CD3马伯,Opitz等人使用一种混合淋巴细胞反应(高)与总PBMC从两个无关的捐赠者,其中一个是辐照,我们使用整个PBMC样本或纯化CD4 +和CD8 +分数与珠子含有anti-CD3刺激,anti-CD2和anti-CD28马伯。另一个重要方面可以治疗的时间与TLR配体的浓度(非常变量在研究)。虽然一些离开TLR配体cocultures或TLR配体的msc预处理前几天开始coculture实验(23,57),其他msc预处理为24小时,清洗和cocultured它们与高钙(43]。也建议,长期接触TLR配体的差别可能导致对这些因素诱导激活后不久TLR [43]。
几项研究已经报道的有利影响msc治疗在LPS-induced败血症或肺损伤动物模型32,38,60),一个治疗的抑制能力的MSC TLR配体似乎并不如此。因此,目前尚不清楚在活的有机体内效力的msc可以会使TLR配体,但是它似乎没有受损。
4所示。结束语
有必要更好地定义TLR激活的角色MSC生物学的背景下的发展新的治疗策略在炎症或自身免疫性疾病,仅仅因为MSC可能暴露通过TLR配体激活的站点损伤或炎症。不同作者所表现出的差异需要进一步调查是有关是否TLR激活影响或提高迁移,msc biodistribution或免疫抑制能力。差异的来源msc、刺激的类型和浓度,实验设置和检测方法可以解释这些差异和文化条件。另一方面,内源性配体的识别通常现在认为是一个重要的角色在炎症的规定,无论是在传染病和非传染性的疾病。内源性配体的数量已确定,包括热休克蛋白(HSP) 60, HSP 70、硫酸乙酰肝素、透明质酸、纤连蛋白额外的域,尿酸,氧化低密度脂蛋白,支离破碎的细胞胞内组件,myeloid-related proteins-8和14日eosinophil-derived神经毒素,和人类defensin-3 [61年- - - - - -72年]。这些配体可在受伤或非传染性的设置通常威胁,他们被称为“危险信号”。一个非常重要的方面,它没有被详细研究到目前为止是MSC活动的激活和调制这些危险信号。鉴于骨髓间充质调节免疫反应的能力将是有趣的确定居民msc可以激活危险信号设置的伤害,如果这激活的结果贡献的msc在体内平衡治疗和治愈的过程。
确认
作者要感谢博士德克mainz的批判阅读手稿。作者收到Ministerio de工业的支持他们的工作,高级跑车y Comercio西班牙的马德里自治和Comunidad说。