Эпителий кишечника подает провоспалительные сигналы иммунным клеткам при целиакии

Целиакия — аутоиммунное заболевание, развивающееся у генетически предрасположенных лиц при употреблении в пищу глютенсодержащих продуктов. Симптомы включают диарею, боль в животе и неусваиваемость некоторых витаминов. От целиакии страдает около 1% населения. Для заболевания характерны зависимая от глютена атрофия ворсинок тонкой кишки, гиперплазия крипт, внутриэпителиальный лимфоцитоз (увеличение количества лимфоцитов), образование аутоантител, специфических для трансглутаминазы 2 (TG2), а также стойкий адаптивный иммунный ответ, направленный преимущественно против дезаминированных пептидов глютена. Показано, что HLA (MHCII) играет ключевую роль в развитии болезни у человека. У 90% пациентов с целиакией обнаруживаются гаплотипы HLA-DQA1*05 и HLA-DQB1*02, кодирующие белок HLA-DQ2.5, экспрессируемый профессиональными антигенпрезентирующими клетками, такими как В-клетки и дендритные клетки. HLA-DQ2.5 демонстрирует CD4+ Т-клеткам специфический набор дезаминированных, устойчивых к протеазам глютеновых пептидов, что приводит к иммунной реакции.

Глютен включает проламиновые белки, содержащиеся в пшенице, ржи и ячмене, из которых глиадины пшеницы являются наиболее изученной фракцией. Проламины частично перевариваются в кишечнике под воздействием протеаз хозяина и микроорганизмов, а затем проходят трансцитоз, опосредованный секреторным иммуноглобулином (Ig) A, связанным с CD71, чтобы пересечь эпителий. Проламины могут быть дезаминированы TG2, что увеличивает их аффинность к молекулам HLA-DQ2.5. Эпителиальные клетки кишечника (IEC) играют ключевую роль в патогенезе целиакии, выделяя TG2 в просвет кишечника, а также экспрессируя MHCII. Провоспалительные стимулы могут усиливать экспрессию MHCII в IEC, однако функциональные последствия этой экспрессии при целиакии плохо изучены. В новом исследовании международная группа ученых проанализировала эпителиальную экспрессию MHCII, связанную с целиакией, у пациентов и у глютен-иммунизированных мышей, и выявили условия, приводящие к глютен-зависимой активации CD4+ Т-клеток.

Ученые провели биопсию двенадцатиперстной кишки, чтобы выяснить, как целиакия влияет на экспрессию MHCII в IEC. Они показали, что пациенты с активной целиакией имеют более высокую экспрессию MHCII в эпителиальных клетках кишечника. Предположительно, усиленное воспаление связано с повышенной экспрессией MHCII в эпителии. Кроме того, методом проточной цитометрии было продемонстрировано, что IEC у пациентов с целиакией экспрессируют изотип HLA-DQ, а также CD40, CD80 и CD86. Эти данные показывают, что при целиакии эпителий проявляет характеристики антигенпрезентирующих клеток.

Чтобы изучить функциональные последствия экспрессии MHCII в IEC у пациентов с целиакией, авторы использовали трансгенных мышей с человеческим геном риска целиакии DR3-DQ2.5 и оценили воспаление тонкого кишечника после иммунизации глютеном. У мышей было обнаружено более высокое содержание антител IgG к TG2 в сыворотке, более высокие уровни антител к глиадину IgA в тонком кишечнике, сниженное соотношение ворсинок и крипт в тонком кишечнике, а также большее количество CD3+ внутриэпителиальных лимфоцитов по сравнению с неиммунизированными мышами. У мышей, иммунизированных глютеном, наблюдалась оверэкспрессия генов, связанных с врожденным иммунитетом и воспалением. Также у них была повышена экспрессия MHCII в IEC, что подтвердили иммуннофлуоресцентным окрашиванием и проточной цитометрией. В совокупности эти данные говорят о том, что у мышей DR3-DQ2.5, иммунизированных глютеном, развивается воспаление тонкого кишечника, которое связано с повышенной экспрессией MHCII в IEC.

Затем исследователи создали органоиды — монослои из клеток двенадцатиперстной и проксимальной части тощей кишки мышей, иммунизированных глютеном, неиммунизированных и наивных DR3-DQ2.5 мышей для исследования экспрессии MHCII в эпителии. Воздействие IFN-γ увеличивало экспрессию MHC II, а также CD40, CD86 и CD80, необходимых для активации CD4+ Т-клеток, в монослоях от иммунизированных мышей. Экспрессия Qa-1 и CD71, рецептора, участвующего в трансэпителиальном транспорте пептидов глютена, была также повышена у иммунизированных глютеном мышей. Таким образом, в условиях воспаления монослои органоидов от мышей DQ2.5 или DQ8 экспрессируют MHCII и маркеры, участвующие в активации внутриэпителиальных лимфоцитов и трансэпителиальном транспорте.

Для изучения взаимодействий между MHCII и CD4+ Т-клетками ученые использовали мышей, которые, помимо DQ2.5, несут функциональный человеческий рецептор CD4 на Т-клетках (DR3-DQ2.5-hCD4). Монослои, обработанные IFN-γ и экспрессирующие MHCII, иммунизировали глютеном. Было показано, что стимуляция глютеном вызывала увеличение пролиферации hCD4+ Т-клеток, а также увеличение секреции цитокинов и хемокинов, связанных с целиакией.

Наконец, ученые исследовали, влияет ли бактериальный метаболизм на взаимодействие между IEC и Т-клетками. Кокультуры монослоев органоидов и CD4+ Т-клеток стимулировали глиадином, предварительно переваренным продуцирующим эластазу штаммом Pseudomonas aeruginosa. Было обнаружено, что монослои органоидов, экспрессирующие MHCII, способствуют более интенсивной пролиферации и активации подлежащих hCD4+ Т-клеток, когда глиадин частично метаболизирован бактериальной эластазой, подтверждая предыдущие данные о роли микробного метаболизма в развитии целиакии.

Данное исследование демонстрирует, что IEC, экспрессирующие MHCII и подвергающиеся воздействию глютена, опосредуют активацию hCD4+ Т-клеток, указывая на ранее неизвестную роль кишечного эпителия в модуляции ответа CD4+ Т-клеток при целиакии через антиген-презентацию. Это взаимодействие может стать мишенью для терапевтического воздействия для лечения целиакии и других заболеваний.

Сиаловая кислота помогает бактериям преодолевать защитные механизмы кишечника