Medycyna Weterynaryjna - Summary Medycyna Wet. 67 (11), 737-739, 2011

Medycyna Wet. 2011, 67 (11) 737

Artyku³ przegl¹dowy Review

Helminty (robaki paso¿ytnicze) s¹ wielokomórkowy-mi paso¿ytawielokomórkowy-mi, które zara¿aj¹ ludzi i zwierzêta. Zara-¿enia nimi s¹ doœæ powszechne i bardzo czêsto maj¹ charakter przewlek³y, bo w niektórych sytuacjach trwaj¹ nawet kilka do kilkudziesiêciu lat. W obliczu tych danych nie dziwi fakt, i¿ uk³ad odpornoœciowy ssaków wykszta³ci³ mechanizmy zwalczaj¹ce zara¿enia lub utrzymuj¹ce je na poziomie nie zagra¿aj¹cym makro-organizmowi. Powszechnie przyjmuje siê, ¿e procesy odpornoœciowe organizmu w odpowiedzi na zara¿enie helmintami s¹ zwi¹zane z limfocytami Th2, lecz nadal s¹ one badane (4). Wynika to m.in. z faktu, ¿e paso¿yty te s¹ organizmami eukariotycznymi, wystêpuj¹cymi w ró¿-nych stadiach ¿yciowych, które mog¹ oddzia³ywaæ na wiele komórek i tkanek gospodarza, lecz najczêœciej jest to przewód pokarmowy i (lub) uk³ad oddechowy (4). Nadto antygeny pochodz¹ce od helmintów mog¹ reagowaæ m.in. z komórkami dendrytycznymi – DC i epitelialnymi w miejscu zara¿enia lub przenikaæ do drugorzêdowych narz¹dów limfatycznych (9). Wyka-zano, ¿e wiele antygenów pochodz¹cych od helmintów, aktywuj¹c komórki DC, hamuje produkcjê cytokin prozapalnych, np.: IL-12 oraz wp³ywa stymuluj¹co na produkcjê m.in.: IL-25, TSLP (thymic stromal lympho-poietin) w komórkach epitelialnych, co dodatkowo pro-wadzi do zahamowania wytwarzania IL12 przez komór-ki DC (9). Wykazano, ¿e zaktywowane przez helminty komórki DC aktywuj¹ komórki Th do proliferacji i ró¿-nicowania siê w kierunku komórek Th2 oraz komórek T_FH (9). W takim przypadku komórki Th2 syntetyzuj¹ cytokiny, m.in.: IL5 – powoduj¹c¹ eozynofiliê oraz IL4 i IL13, które stymuluj¹ alternatywnie zaktywowane ma-krofagi do produkcji arginazy 1, co z kolei mo¿e

hamo-waæ odpowiedŸ typuTh2 (9, 12). Natomiast komórki T_FH produkuj¹c IL4, aktywuj¹ komórki B do syntezy immunoglobulin, przede wszystkim klasy IgE (9). Za-rejestrowano, ¿e podczas wczesnej odpowiedzi na za-ra¿enie helmintami g³ównie bazofile ekspresjonuj¹ce MHC klasy II wchodz¹ do reaktywnych miejsc w dru-gorzêdowych organach limfatycznych, co wzmaga za-sadniczo odpowiedŸ przeciwko paso¿ytom zwi¹zan¹ z komórkami Th2 (9). Wykazano, ¿e w czasie prze-wlek³ego zara¿enia helmintami dochodzi w immuno-kompetentnym gospodarzu do indukcji mechanizmów, w których udzia³ bior¹ tak¿e limfocyty Treg, wydziela-j¹ce IL-10 i TGF-â (transforming growth factor-â), co prowadzi do wyhamowania zapalenia, które, mimo ¿e przeciwdzia³a eliminacji helmintów z ustroju, chroni tak¿e makroorganizm przed przeci¹gaj¹cymi siê przez d³ugi okres stanami zapalnymi (4). Powstaj¹cy taki stan przy zara¿eniach helmintami, powoduje utrzymanie w organizmie równowagi pomiêdzy odpowiedzi¹ pro-i przecpro-iwzapaln¹, co w zasadzpro-ie warunkuje w pro-istotny sposób homeostazê makroorganizmu (4). Mo¿na stwier-dziæ, ¿e zara¿enie helmintami powoduje wzbudzenie g³ównie reakcji odpornoœciowych zwi¹zanych z komór-kami Th2. Prowadzi to m.in. do wzmo¿onego wydzie-lania cytokin, powoduj¹cych nie tylko wzrost liczby bazofili – komórek tucznych i eozynofili, ale tak¿e roz-rost komórek kubkowych, wa¿nego elementu obron-nego w przewodzie pokarmowym oraz wzrost pozio-mu surowiczych przeciwcia³ klasy IgE – swoistych im-munoglobulin w zara¿eniu paso¿ytami (4, 9, 11, 12). Warto zaznaczyæ, ¿e dane z zakresu immunologii zara-¿eñ robakami paso¿ytniczymi s¹ ci¹gle niepe³ne i wci¹¿ pojawiaj¹ siê nowe informacje na ten temat.

Niezwyk-Odpornoœæ w zara¿eniach helmintami – nowe dane

Katedra Mikrobiologii i Immunologii Wydzia³u Nauk Przyrodniczych USz, ul. Felczaka 3c, 71-412 Szczecin Dzia³o J., Deptu³a W.

Immunity in helminth infections: New data

Summary

Helminths are multicellular eukaryotic parasites infecting many mammals, including humans. The mammalian immune system is a highly evolved network of cells and molecules that protects macroorganisms from invading pathogens. Immune processes involved in helminth infections are poorly understood. This paper presents the current view on the immune response in helminth infections. We also present new data on this subject, especially the interaction of helminths with PRR receptors and the role of newly discovered immune cells, such as nuocytes, MMP type2 _{cells, nTh2 cells, Ih2 cells the sources of interleukin 13, which play}

a very important role in helminth infections.

Medycyna Wet. 2011, 67 (11) 738

le ciekawymi wydaj¹ siê: udzia³ receptorów PRR (pat-tern recognition receptor) w tych zara¿eniach, jak te¿ odkrycie nowych komórek bior¹cych udzia³ w reakcji odpornoœciowej przeciwko tym paso¿ytom.

Helminty a receptory PRR

PRR s¹ receptorami wystêpuj¹cymi zarówno na ko-mórkach uk³adu odpornoœciowego, jak równie¿ innych komórkach oraz wewn¹trz komórek, które rozpoznaj¹ konserwatywne pod wzglêdem ewolucyjnym cz¹stecz-ki powi¹zane z ró¿nymi patogenami, w tym PAMP (pathogen associated molecular patterns). PRR jako receptory mo¿na podzieliæ na trzy grupy: a) receptory wydzielane u³atwiaj¹ce fagocytozê np.: opsoniny, b) re-ceptory powierzchniowe uczestnicz¹ce w fagocytozie np.: receptor mannozowy; receptory lektyn typu C – nazywane CTR lub CLR, receptor dla immunoglobulin i bezpoœrednio wi¹¿¹ce strukturê drobnoustrojów np.: receptor dla kolektyn; oraz c) receptory aktywuj¹ce komórki uk³adu odpornoœciowego, wœród których s¹ znaczniki TLR (Toll-like receptor), NLR (NOD-like receptor), RLR (RIG-I-receptor), TIM (T-cell immu-noglobulin domain and mucin domain), TAM (rodzina receptorowych kinaz tyrozynowych) oraz TRIM (tri-partite motif-containing protein) (19). Wœród recepto-rów rozpoznaj¹cych wzorce – PRR, którym obecnie przypisuje siê udzia³ w zara¿eniu helmintami, s¹ recep-tory TLR, receprecep-tory lektyn typu C oraz wewn¹trz-komórkowe receptory NLR (8, 12, 15, 17, 18, 20). Receptory TLR rozpoznaj¹ specyficznie wzorce mole-kularne zwi¹zane z patogenami (PAMP), receptory CTR (CLR) rozpoznaj¹ glikany patogenów, natomiast we-wn¹trzkomórkowe receptory NLR rozpoznaj¹ PAMP w cytoplazmie, g³ównie pochodzenia bakteryjnego (8, 12, 15, 17, 18, 20). Dodaæ nale¿y, ¿e sygnalizacja poprzez PRR w komórkach tworz¹cych odpornoœæ makroorganizmu jest kluczowa dla rozpoznawania nie tylko paso¿ytów, ale tak¿e bakterii, wirusów, grzybów i kszta³tuje oraz wp³ywa na dalszy rozwój odpowiedzi immunologicznej przeciwko tym patogenom (12). Wprawdzie dotychczas nie opisano wzorców PAMP, charakterystycznych i bior¹cych udzia³ wy³¹cznie w za-ra¿eniach helmintami, jak równie¿ nie wykazano PRR zwi¹zanych ze swoistym promowaniem odpowiedzi tylko typu Th2 – charakterystycznej dla inwazji hel-mintów (12). Dotychczas opisano jedynie produkty wytwarzane przez helminty, które wchodz¹ w interak-cje z komórkami uk³adu odpornoœciowego i moduluj¹ ich funkcje (12). Wykazano, ¿e jaja Schistosoma (S.) mansoni, w których wystêpuj¹ glikokoniugaty zawie-raj¹ce lakto-N-fukopentaozê III (LNFPIII), indukuj¹ u myszy odpowiedŸ typu Th2 poprzez mechanizm za-le¿ny od TLR4 (12, 21). Dodatkowo dowiedziono, ¿e równie¿ receptory TLR2 i 3 s¹ stymulowane przez lizo-fosfatydyloserynê (Lyso-PS) oraz dwuniciowy RNA (dsRNA) pochodz¹ce od S. masoni (15). Szczególnie interesuj¹ce jest, i¿ odkryto, ¿e tegument schistosomul (niedojrza³a schistosoma w organizmie gospodarza

osta-tecznego) aktywuje komórki DC poprzez szlak TLR4 zale¿ny od MyD88 do wytwarzania cytokin prozapal-nych, jakimi s¹ IL12 i TNFá (2, 15). Nadto wykazano, ¿e receptor DC-SIGN (dendritic cell – specific inter-cellular adhesion molecule-3- grabbing nonintegrin), nale¿¹cy do CLR, rozpoznaje glikany Lex _{oraz LDNF}

(GalNAcâ1-4(Fucá1-3)GlcNAc), które s¹ antygenami jaj S. mansoni oraz glikany Lex _{i pseudo- L}y _bêd¹ce

antygenami larw tego paso¿yta, co prowadzi do akty-wacji uk³adu odpornoœciowego (21). W przypadku re-ceptorów CLR dodatkowo wykazano, i¿ s¹ wœród nich i takie jak MGL (macrophage galactose-type lectin) oraz MR (mannose receptor), które rozpoznaj¹ antygeny glikanowe S. masoni (15). Przyjmuje siê te¿, ¿e ludz-kie komórki DC mog¹ wi¹zaæ i przyswajaæ antygeny pochodz¹ce od tego paso¿yta poprzez sygnalizacjê receptorów CTR, indukuj¹c w ten sposób polaryzacjê komórek T do fenotypu Th2 (21). Trzeba stwierdziæ, ¿e dotychczas nie wykazano roli wszystkich wymie-nionych receptorów PRR w zara¿eniach helmintami, a jedynie dwóch ich rodzajów: TLR i CTR. Nadto przypuszcza siê, i¿ tak¿e receptory NLR mog¹ mieæ znaczenie przy zara¿eniach robakami paso¿ytuj¹cymi czêœciowo wewn¹trz komórek np.: Trichinella spiralis czy Trichuris muris (12).

Helminty a nowo odkryte komórki uk³adu odpornoœciowego

W ostatnim czasie opisano nowe populacje komórek uk³adu odpornoœciowego, bior¹ce udzia³ w odpowie-dzi immunologicznej w zara¿eniach helmintami. Wœród tych komórek znalaz³y siê nuocyty, wielopotencjalne komórki progenitorowe typu 2 (MMPtype2_{), wrodzone}

komórki pomocnicze typu 2 (Ih2) oraz naturalne ko-mórki pomocnicze (NHC) (10, 11, 13, 14). W bada-niach nad procesami odpornoœciowymi w zara¿ebada-niach helmintami, prowadzonych na myszach transgenicz-nych, podczas zara¿enia Nippostrongylus (N.) brasilien-sis odkryto nowe leukocyty, które nazwano nuocytami z powodu produkowanej przez te komórki IL13 (Nu jest trzynast¹ liter¹ greckiego alfabetu) (11). Wykaza-no, ¿e pe³ni¹ one kluczow¹ rolê w odpowiedzi immu-nologicznej organizmu jako leukocyty efektorowe, po-przez swój udzia³ w odpowiedzi immunologicznej typu Th2 na zara¿enie N. brasiliensis, gdy¿ do czasu ich odkrycia niezupe³nie okreœlonymi pozostawa³y Ÿród³a IL13 w tych zara¿eniach (11). Badania wykaza³y, ¿e wystêpuj¹ one tak¿e u myszy niezara¿onych helminta-mi, w œledzionie, wêz³ach ch³onnych i szpiku kostnym i stanowi¹ tam mniej ni¿ 0,2% populacji leukocytów (11). Ustalono, ¿e nuocyty wytwarzane s¹ pod wp³y-wem IL25, której Ÿród³em w organizmie s¹ komórki epitelialne jelit (IEC), komórki plazmatyczne i limfo-cyty Th2 oraz IL33 – syntetyzowanej przez fibroblasty, komórki epitelialne i endotelialne, której podstawow¹ rol¹ jest stymulacja wydzielania cytokin odpowiedzi typu Th2 (IL4, IL5, IL13) przez komórki uk³adu od-pornoœciowego (7, 11, 21). Nuocyty posiadaj¹ na

swo-Medycyna Wet. 2011, 67 (11) 739

jej powierzchni marker powierzchniowy CD45, recep-tor dla IL17 (IL17R), IL33 (T1/ST2), cz¹steczki kosty-muluj¹cej ICOS oraz antygeny MHC klasy II i wydzie-laj¹ cytokiny powoduj¹ce rozrost komórek kubkowych: IL-13 i IL-5 (11). Oprócz nuocytów poznano inne ko-mórki, bior¹ce udzia³ w odpowiedzi immunologicznej ssaków zara¿onych helmintami, a wœród nich now¹ populacjê leukocytów wystêpuj¹cych w krezkowych wêz³ach ch³onnych i tkance limfatycznej œluzówki jelit (GALT) myszy transgenicznych traktowanych IL-25, które nie maj¹ markerów limfocytów B ani limfocy-tów T. Nazwano je wielopotencjalnymi komórkami progenitorowymi typu 2 (MMPtype2_{) (14). Komórki te}

wykazuj¹ w³aœciwoœci wielopotencjalne i s¹ w stanie zaindukowaæ u myszy o dzikim fenotypie, zara¿onych Trichuris muris, ekspresjê cytokin typu Th2 (14). Cha-rakteryzuj¹ siê podwy¿szon¹ ekspresj¹ genów koduj¹-cych IL-4, IL-5 oraz IL-13 (14). Trzeci¹, nowo opisan¹ populacj¹ leukocytów bior¹c¹ udzia³ w odpowiedzi od-pornoœciowej przeciwko helmintom, zwi¹zanej z limfo-cytami Th2, s¹ wrodzone komórki pomocnicze typu 2 (Ih2) (13). Komórki te, podobnie jak nuocyty, powstaj¹ w odpowiedzi na stymulacjê IL-25 i IL-33, ale tak¿e po zara¿eniu N. brasiliensis, prowadz¹c do aktywacji pro-cesów odpornoœciowych przeciwko tym paso¿ytom (13). Komórki Ih2 stwierdzono w krezkowych wêz³ach ch³onnych, œledzionie i w¹trobie, i wykazano, ¿e wy-dzielaj¹ IL-5 i IL-13, co powoduje wzrost liczby eozy-nofili (13). Czwart¹, nowo opisan¹ frakcj¹ leukocytów, bior¹cych udzia³ w odpornoœci przeciwko robakom paso¿ytniczym, s¹ naturalne komórki pomocnicze (NHC), które stwierdzono u myszy w grudkach limfa-tycznych tkanki t³uszczowej (FALC), w krezce oraz w pok³adach t³uszczu jamy otrzewnowej i nerki (10). S¹ one, podobnie jak komórki NK, limfocytami wro-dzonej odpornoœci (10), dlatego Strober (16) zasuge-rowa³, i¿ bardziej stosownym by³oby okreœlanie tych komórek nazw¹: naturalne komórki Th2 (nTh2). Wy-kazano, ¿e w obrêbie FALC komórki nTh2 (NHC) ulokowane s¹ blisko limfocytów T i B i maj¹ zdolnoœæ do promowania proliferacji limfocytów B1 oraz wy-twarzania immunoglobuliny klasy A – przeciwcia³a wa-runkuj¹cego w du¿ym stopniu odpornoœæ lokaln¹ (10). Komórki nTh2 (NHC), podobnie jak poprzednio opi-sane nuocyty, Ih2 i MMPtype2_{, wydzielaj¹ IL-5, IL-13}

oraz dodatkowo IL-6 i wp³ywaj¹ na rozrost komórek kubkowych, co wraz z IgA wzmaga lokaln¹ odpornoœæ przewodu pokarmowego (10). Na powierzchni nTh2 (NHC) zarejestrowano receptory IL-17R oraz T1/ST2 (10). Wykazano te¿, ¿e bodŸcem powoduj¹cym ich prolife-racjê jest IL-2, któr¹ syntetyzuj¹ limfocyty Th1, Tc czy komórki NK (1, 10, 16). Charakteryzuj¹c rolê komó-rek NHC (nTh2) w zara¿eniach helmintami stwierdzo-no, ¿e rola ich w tych stanach wi¹¿e siê g³ównie z hi-perplazj¹ komórek kubkowych, co nie tylko u³atwia usu-wanie np. N. brasiliensis z jelit, ale wraz ze wzrostem poziomu IgA w przewodzie pokarmowym wp³ywa na stan lokalnej odpornoœci tego uk³adu (3, 5, 6, 10, 16).

Podsumowanie

Opisane w ostatnich latach nowe fakty i odkrycia dotycz¹ce roli nowych elementów uk³adu odpornoœcio-wego w zara¿eniach helmintami wyjaœniaj¹ szereg pro-blemów. Jednak¿e nadal pozostaje do zbadania rola i udzia³ elementów odpornoœciowych, szczególnie w za-kresie wczesnej reakcji immunologicznej. Nadto opi-sany udzia³ i rola elementów odpornoœci wrodzonej w przebiegu zara¿enia, w tym funkcjonowanie uk³adu odpornoœciowego w przewlek³ych zara¿eniach helmin-tami, jest jedynie wstêpem do szczegó³owego poznania tych zjawisk. Trzeba jednak stwierdziæ, ¿e przybli¿e-nie faktów dotycz¹cych roli receptorów PRR i nowych komórek uk³adu odpornoœciowego jest przyk³adem lep-szego poznania zjawisk odpornoœciowych w zara¿e-niach helmintami.

Piœmiennictwo

1.Deptu³a W., Tokarz-Deptu³a B., Stosik M.: Immunologia dla biologów. Uniwer-sytet Szczeciñski, Szczecin 2008.

2.Duraes F. V., Carvalho N. B., Melo T. T., Oliveira S. C., Fonseca C. T.: IL-12 and TNF-á production by dendritic cells stimulated with Schistosoma mansoni schistosomula tegument is TLR4- and MyD88- dependent. Immunol. Let. 2009, 125, 72-77.

3.Fallon P. G. i wsp.: Identification of an interleukin (IL)-25-dependent cell population that provides IL-4, IL-5 and IL-13 at the onset of helminth expulsion. J. Exp. Med. 2006, 203, 1105-1116.

4.Helmby H.: Helmints and our immune system: friend or foe? Parasitol. Int. 2009, 58, 121-127.

5.Humphreys N. E., Xu D., Hepworth M. R. i wsp.: IL-33, a potent inducer of adaptive immunity to intestinal nematodes. J. Immunol. 2008, 180, 2443-2449. 6.Knight P. A., Brown J. K., Pemberton A. D.: Innate immune response mecha-nisms in the intestinal epithelium: potential roles for mast cells and goblet cells in the expulsion of adult Trichinella spiralis. Parasitology 2008, 135, 655-670. 7.Liew F. Y., Pitman N. I., McInnes B.: Disease-associated functions of IL-33: the

new kid in the IL-1 family; Nature Rev. Immunol. 2010, 10, 103-110. 8.Loukas A., Maizels R. M.: Helminth C-type lectins and host-parasite

inter-actions. Parasit. Today 2008, 16, 333-340.

9.Maizels R. M., Pearce J., Artis D., Yazdanbakhsh M., Wynn T. A.: Regulation of pathogenesis and immunity in helminth infections. J. Exp. Med. 2009, 206, 2059-2066.

10.Moro K., Yamada T., Tanabe M., Takeuchi T., Ikawa T., Kawamoto H., Furu-sawa J., Ohtani M., Fujii H., Koyasu S.: Innate production of T_H2 cytokines by adipose tissue-associated c-Kit+_Sca-1+ _{lymphoid cells. Nature 2010, 463,}

540-544.

11.Neill D. R., Wong S. H., Bellosi A., Flynn R. J., Daly M., Langford T. K. A., Bucks C., Kane C. M., Fallon P. G., Parnell R., Jolin H. E., McKenzie A. N. J.: Nuocytes represent a new innate effector leukocyte that mediates type-2 immu-nity. Nature 2010, 464, 1367-1370.

12.Perrigoue J. G., Marshall F. A., Artis D.: On the hunt for helminthes: innate immune cells in the recognition and response to helminth parasites. Cel. Micro-biol. 2008, 10, 1757-1764.

13.Saenz S. A., Noti M., Artis D.: Innate immune cell populations function as initiators and effectors in Th2 cytokine responses. Trends Immunol. 2010, 31, 407-413 a.

14.Saenz S. A., Siracusa M. C., Perrigoue J. G., Spencer S. P., Urban J. F., Tocker J. E., Budelsky A. L., Kleinschek M. A., Kastelein R. A., Kambayashi T., Bhandoola A., Artis D.: IL25 elicits a multipotent progenitor cell population that promotes T_H2 cytokine responses. Nature 2010, 464, 1362-1366 b. 15.Stijn C. M. W van., Meyer S., van den Broek M., Bruijns S. C. M., van Kooyk Y.,

Geyer R., van Die I.: Schistosoma mansoni worm glycolipids induce an inflam-matory phenotype in human dendritic cells by cooperation of TLR and DC-SIGN. Mol. Immunol. 2010, 47, 1544-1552.

16.Strober W.: The expanding TH2 universe. Nature 2010, 463, 434-435.

17.Œliwa J., NiedŸwiedzka P., Tokarz-Deptu³a B., Deptu³a W.: Receptory TLR w zara¿eniach pierwotniakami. Medycyna Wet. 2008, 64, 1098-1103. 18.Œliwa-Dominiak J., Deptu³a W.: Ma³o znane receptory komórek

odpornoœcio-wych – wybrane dane. Alergia Astma Immunologia 2010, 15, 125-131. 19.Œliwa-Dominiak J., Deptu³a W.: Receptory RLR wa¿ne znaczniki odpornoœci

wrodzonej. Kosmos [w druku] 2011.

20.Tokarz-Deptu³a B., NiedŸwiedzka P., Deptu³a W.: Receptory Toll-podobne – nowe znaczniki w immunologii. Alergia Astma Immunologia 2006, 11, 23-28. 21.Zaccone P., Burton O. T., Cooke A.: Interplay in parasite driven immune

respon-ses and autoimmunity. Trends Parasitol. 2008, 24, 35-42.

Adres autora: prof. dr hab. Wies³aw Deptu³a, ul. Felczaka 3c, 71-412 Szczecin; e-mail: kurp13@univ.szczecin.pl