Секция вирусной иммунологии, Отдел нейроиммунологии и нейровирологии, Национальный институт неврологических расстройств и инсульта, Национальные институты здравоохранения, Бетесда, Мэриленд, США
Человеческий Т-лимфотропный вирус типа 1 (HTLV-1) является этиологическим агентом как взрослого Т-клеточного лейкоза / лимфомы, так и связанной с HTLV-1 миелопатии / тропического спастического парапареза (HAM / TSP). HAM / TSP клинически характеризуется хроническим прогрессирующим спастическим парапарезом, недержанием мочи и легкими сенсорными нарушениями. Учитывая хорошо описанные клинические проявления и патофизиологию, сходную с прогрессирующими формами рассеянного склероза (РС), HAM / TSP является идеальной системой для лучшего понимания других нейроиммунологических расстройств, таких как РС. С момента открытия HAM / TSP было опубликовано большое количество клинических, вирусологических, молекулярных и иммунологических исследований. Взаимодействие «хозяин-вирус» и иммунный ответ хозяина играют важную роль в развитии HAM / TSP. Циркулирующие Т-клетки, инфицированные HTLV-1, проникают в центральную нервную систему (ЦНС) и вызывают иммунопатогенный ответ против вируса и, возможно, компонентов ЦНС. Повреждение нервной системы и последующая дегенерация могут вызвать тяжелую инвалидность у пациентов с HAM / TSP. Незначительный прогресс был достигнут в открытии объективных биомаркеров для классификации стадий и прогнозирования прогрессирования заболевания, а также в разработке молекулярной таргетной терапии, основанной на основных патологических механизмах. Мы рассматриваем недавнее понимание иммунопатологического механизма HAM / TSP и обсуждаем неудовлетворенную потребность в исследованиях этого заболевания. Незначительный прогресс был достигнут в открытии объективных биомаркеров для классификации стадий и прогнозирования прогрессирования заболевания, а также в разработке молекулярной таргетной терапии, основанной на основных патологических механизмах. Мы рассматриваем недавнее понимание иммунопатологического механизма HAM / TSP и обсуждаем неудовлетворенную потребность в исследованиях этого заболевания. Незначительный прогресс был достигнут в открытии объективных биомаркеров для классификации стадий и прогнозирования прогрессирования заболевания, а также в разработке молекулярной таргетной терапии, основанной на основных патологических механизмах. Мы рассматриваем недавнее понимание иммунопатологического механизма HAM / TSP и обсуждаем неудовлетворенную потребность в исследованиях этого заболевания.
Введение
Человеческий Т-лимфотропный вирус типа 1 (HTLV-1) — первый обнаруженный ретровирус человека, которым заражено 10-20 миллионов человек во всем мире ( Poiesz et al., 1980 ; de The and Bomford, 1993 ). К высокоэндемичным регионам относятся южная часть Японии, Карибский бассейн, Южная Америка, Центральная и Южная Африка, Ближний Восток и Центральная Австралия. Хотя большинство инфицированных людей остаются бессимптомными носителями (AC) на протяжении всей жизни, примерно у 2–5% развивается Т-клеточная лейкемия / лимфома (ATLL) у взрослых ( Uchiyama et al., 1977 ), а еще у 0,25–3,8% развивается HTLV-1-ассоциированный миелопатия / тропический спастический парапарез (HAM / TSP) ( Gessain et al., 1985 ; Osame et al., 1986). HTLV-1 также был связан с другими хроническими воспалительными заболеваниями, включая увеит, миозит, дерматит и инфильтративный пневмонит в легких ( Gessain and Mahieux, 2012 ). HTLV-1 может передаваться половым путем, при внутривенном употреблении наркотиков и при грудном вскармливании от матери к ребенку. Хотя ATLL в основном ассоциируется с грудным вскармливанием, HAM / TSP может проявляться у инфицированных людей всеми путями передачи ( Yamano and Sato, 2012 ). Средний возраст начала заболевания составляет 40–50 лет, и частота возникновения у женщин выше, чем у мужчин ( Gessain and Mahieux, 2012).). Взаимодействие между иммунной системой хозяина и клетками, инфицированными HTLV-1, регулирует развитие HAM / TSP. В частности, считается, что HTLV-1-специфические CD8-позитивные цитотоксические Т-лимфоциты (CTL) против HTLV-1 играют ключевую роль в развитии HAM / TSP ( Matsuura et al., 2010 ; Saito, 2014 ). Было продемонстрировано, что два вирусных регуляторных белка HTLV-1, Tax и базовый фактор лейциновой застежки-молнии (HBZ) HTLV-1, вовлечены в инфекционность и пролиферацию HTLV-1 ( Matsuoka and Jeang, 2011). Tax были интенсивно изучены, потому что Tax индуцирует экспрессию многих клеточных генов и, следовательно, способствует активации и пролиферации клеток, наблюдаемых в HAM / TSP. Недавно было установлено, что HBZ играет критическую роль в воспалении и патогенезе HAM / TSP ( Enose-Akahata et al., 2017 ). Хотя HAM / TSP не представляет прямой угрозы для жизни, заболевание серьезно влияет на качество жизни пациентов ( Olindo et al., 2006 ; Coler-Reilly et al., 2016 ), и нет удовлетворительного лечебного лечения. Здесь мы рассматриваем наше недавнее понимание иммунопатогенеза и клинических особенностей HAM / TSP и обсуждаем необходимость продолжения фундаментальных и клинических исследований.
Т-лимфотропный вирус человека типа 1
HTLV-1 относится к дельте-ретровирусы рода Orthoretrovirinae подсемейства ретровирусов. HTLV-1 интегрирует одну копию провируса в геном клетки-хозяина ( Cook et al., 2012 ). Провирусный геном HTLV-1 содержит структурные гены gag , pol и env, фланкированные длинным концевым повтором на обоих 5′- и 3′-концах. HTLV-1 геном также имеет рХ область закодированы несколько генов , в том числе вспомогательных налога , рекса, p12 , p21 , P30 , P13 , и HTLV-1 основным фактором лейциновой молнии ( HBZ ) (Мацуока и Джеанг, 2007 ). Вирусные гены транскрибируются из 5’LTR, но только HBZ, кодируемый на минус-цепи провируса, транскрибируется из 3’LTR. Два из этих дополнительных генов, tax и hbz , играют ключевую роль в патогенезе HTLV-1. HTLV-1 Tax представляет собой транскрипционный трансактиватор репликации вируса и индуцирует экспрессию множества клеточных генов путем активации путей NF-κB и CREB / ATF ( Matsuoka and Jeang, 2011 ). Налог связан со многими характерными иммунными аномалиями, наблюдаемыми при HAM / TSP, и связан с дисфункцией иммунных клеток пациентов с HAM / TSP ( Enose-Akahata et al., 2017 ). Ex vivo, Tax-белок спонтанно экспрессируется в мононуклеарных клетках периферической крови (PBMC) после культивирования без какой-либо экзогенной стимуляции ( Hanon et al., 2000a ), и уровень налоговой мРНК был значительно выше у пациентов с HAM / TSP, чем у AC ( Yamano et al. ., 2002 ). Tax представляет собой иммунодоминантный антиген, распознаваемый HTLV-1-специфическими цитотоксическими CD8 + Т-клетками (CTL) ( Jacobson et al., 1990 ). Число Tax-специфических CTL значительно повышено, и эти CTL продуцируют провоспалительные цитокины ( Kubota et al., 1998 ) и проявляют активность дегрануляции у пациентов с HAM / TSP, которая сравнима с таковой у AC ( Abdelbary et al., 2011 ). Хотя налог обычно не обнаруживаетсяin vivo , недавний анализ показывает, что белок Tax экспрессируется прерывистыми, но интенсивными всплесками на уровне отдельных клеток ( Billman et al., 2017 ; Mahgoub et al., 2018 ). HBZ играет ключевую роль в росте и выживании лейкозных клеток; однако мало что известно о его роли в иммунопатогенезе HAM / TSP ( Enose-Akahata et al., 2017 ). Поскольку HBZ тесно сотрудничает с Tax, HBZ выполняет функции, противоположные Tax, и модифицирует транскрипцию различных генов хозяина ( Matsuoka and Jeang, 2011 ). HBZ постоянно экспрессируется в инфицированных клетках, поддерживает вирусную латентность ( Philip et al., 2014 ) и способствует пролиферации клеток ATLL ( Satou et al., 2006 ; Arnold et al., 2008).). HBZ взаимодействует с путем CREB / ATF, подавляет трансактивацию, опосредованную Tax, и избирательно ингибирует классический путь NF-κB ( Matsuoka and Jeang, 2011 ). Уровень мРНК HBZ , обнаруженный у пациентов с HAM / TSP, был значительно ниже, чем у пациентов с ATLL, но выше, чем у AC. Более того, экспрессия мРНК HBZ была связана с провирусной нагрузкой и повышением тяжести заболевания у пациентов с HAM / TSP ( Saito et al., 2009 ). HBZ также является иммуногенным белком, распознаваемым клонами HBZ-специфичных CTL; однако HBZ считается более слабым иммуногеном для CTL, чем Tax. HBZ-специфические клоны CTL не могли лизировать клетки ATLL ( Suemori et al., 2009) и HBZ-специфические клоны CTL убивали значительно меньше инфицированных клеток, чем были убиты Tax-специфическими клонами CTL ( Rowan et al., 2014 ). Антительный ответ против HBZ был обнаружен у субъектов, инфицированных HTLV-1, но тест на антитела не смог различить различные клинические исходы ( Enose-Akahata et al., 2013 ). Более низкая иммуногенность HBZ может позволить клеткам, инфицированным HTLV-1, ускользнуть от иммунного ответа хозяина.
Провирусная нагрузка HTLV-1, которая сильно связана с риском развития HAM / TSP, остается относительно стабильной у каждого субъекта, в то время как HTLV-1 вызывает сильную пролиферацию инфицированных Т-клеток ( Bangham et al., 2015 ). Геномное местоположение провируса идентично в каждой клетке отдельного инфицированного клона, но различается между клонами. Интеграция HTLV-1, по-видимому, происходит в генах, ассоциированных с сайтами начала транскрипции и CpG-островом ( Doi et al., 2005 ; Derse et al., 2007 ). Анализ сайтов интеграции провирусов между людьми, инфицированными HTLV-1, показал, что частая интеграция в транскрипционно активные сайты была связана с повышенным уровнем экспрессии Tax ( Meekings et al., 2008). Более того, у пациентов с HAM / TSP было обнаружено большее количество отдельных HTLV-инфицированных клонов Т-клеток, чем у AC ( Gillet et al., 2011 ). Частота спонтанных экспрессирующих Tax клеток значительно выше в клонах с низкой численностью, чем в клонах с высокой численностью ( Melamed et al., 2013 ). Эти результаты показывают, что олигоклональная пролиферация HTLV-1-инфицированных клеток не учитывает развитие HAM / TSP, а клональная экспансия инфицированных клеток может контролироваться иммунным ответом хозяина на Tax или другим вирусным фактором, таким как HBZ в HAM / TSP. пациенты.
Текущие темы: Чрезвычайно высокая распространенность в Центральной Австралии
Одной из горячих тем HTLV-1 является высокая распространенность в Центральной Австралии, где более 40% взрослых коренного населения в некоторых отдаленных общинах инфицированы HTLV-1c ( Einsiedel et al., 2016b ). Инфекция HTLV-1 в австрало-меланезийском регионе наблюдалась в начале 1990-х годов ( Gessain and Cassar, 2012 ), но высокие показатели распространенности в Центральной Австралии не были признаны до недавнего времени. Как обсуждается ниже, HTLV-1c является одним из генетических подтипов HTLV-1, который встречается только в Океании. Последовательность HTLV-1 в подтипе c, который инфицирует коренных австралийцев, демонстрирует высокое генетическое разнообразие, в то время как вариабельность последовательности в подтипе a, который является наиболее распространенным во всем мире, очень низка ( Cassar et al., 2013). Считается, что высокое разнообразие последовательностей в HTLV-1c связано с длительным периодом эволюции изолированных популяций, живущих на разных островах Тихого океана ( Gessain and Cassar, 2012 ). В нескольких исследованиях сообщалось, что общими клиническими проявлениями инфекции HTLV-1 у коренных австралийцев являются бронхоэктазы и инфекции кровотока, которые связаны с более высокой провирусной нагрузкой HTLV-1c ( Einsiedel et al., 2014a , 2016a). Эти результаты согласуются с предполагаемой иммунопатологией воспалительных заболеваний, связанных с HTLV-1, при которых более высокая провирусная нагрузка вызывает различные иммунологические нарушения. Мало что известно о более распространенных заболеваниях, вызываемых HTLV-1, включая HAM / TSP и ATLL, и лишь несколько случаев были описаны среди коренного населения Центральной Австралии ( Einsiedel et al., 2014b ). Наши знания о глобальной распространенности HTLV-1 все еще недостаточны, а риск ретровируса для общественного здравоохранения во всем мире недооценивается. По-видимому, дальнейший анализ необходим для клинических и фундаментальных исследований для выяснения патогенетических, иммунологических и онкогенных механизмов этого неизвестного варианта HTLV-1.
Факторы риска
Провирусная нагрузка
Повышенная провирусная нагрузка (PVL) HTLV-1 является основным фактором риска развития HAM / TSP у субъектов, инфицированных HTLV-1. PVL HTLV-1 измеряется как количество копий ДНК HTLV-1 на PBMC и обычно выражается как процент инфицированных PBMC. PVL у пациентов с HAM / TSP в 16 раз выше, чем у носителей, и связан с повышенным риском прогрессирования заболевания ( Nagai et al., 1998 ). Этот высокий PVL связан с множественными иммунологическими нарушениями, которые способствуют развитию HAM / TSP. По сравнению с AC, пациенты с HAM / TSP имеют более высокий уровень спонтанной пролиферации лимфоцитов ( Sakai et al., 2001 ; Pinto et al., 2011 ), повышенную экспрессию HTLV-1 и, что важно, более высокую частоту специфического для HTLV-1 CD8. +Т-клетки ( Kubota et al., 2000 ; Yamano et al., 2002 ), которые считаются важными медиаторами повреждения центральной нервной системы (ЦНС). PVL значительно повышен в спинномозговой жидкости (CSF) пациентов с HAM / TSP, чем у AC и HTLV-1-инфицированных пациентов с другими неврологическими расстройствами ( Puccioni-Sohler et al., 2007 ). Кроме того, более высокий PVL также обнаруживается в спинномозговой жидкости, чем в PBMC HAM / TSP ( Nagai et al., 2001 ; Brunetto et al., 2014 ), и коррелирует с атрофией спинного мозга ( Azodi et al., 2017 ). PVL HTLV-1 достигает стабильного уровня у каждого человека ( Matsuzaki et al., 2001), который поддерживается равновесием между пролиферацией инфицированных клеток и их элиминацией активированными CTL ( Bangham, 2003 ). Хотя более высокий PVL явно связан с развитием HAM / TSP, только повышенный PVL является неполным требованием, поскольку небольшая меньшая часть AC с высокой провирусной нагрузкой также может развивать HAM / TSP. Учитывая, что PVL HTLV-1 выше в ACs, генетически связанных с пациентами с HAM / TSP, чем в AC, не связанных с HAM / TSP ( Nagai et al., 1998 ), генетические факторы могут вносить вклад в репликацию HTLV-1.
Генетические факторы хозяина
Несколько генетических факторов хозяина, включая человеческий лейкоцитарный антиген (HLA) и полиморфизм генов, не относящихся к HLA, влияют на возникновение HAM / TSP ( Saito and Bangham, 2012 ). Генотип HLA класса I определяет специфичность и эффективность их CD8 + Т-клеточного ответа и, следовательно, оказывает большое влияние на провирусную нагрузку и риск развития HAM / TSP. Обладание геном HLA-класса I HLA-A * 02 и Cw * 08 было связано со значительным снижением как PVL HTLV-1, так и риска HAM / TSP ( Jeffery et al., 1999 , 2000 ; Catalan-Soares et al. al., 2009 ), в то время как у людей с HLA-классом I HLA-B * 5401 и классом II HLA-DRB1 * 0101 была указана предрасположенность к развитию с HAM / TSP (Джеффри и др., 1999 , 2000 ). Анализ генетических факторов хозяина, не относящихся к HLA, показал, что однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) в небольшом количестве генов-кандидатов влияют на риск развития HAM / TSP. Промотор фактора некроза опухоли (TNF) -α -863 A ( Vine et al., 2002 ) и более длинные аллели повторов CA промотора матричной металлопротеиназы (MMP) -9 ( Kodama et al., 2004 ) были связаны с восприимчивостью к заболеванию, тогда как аллели интерлейкина (IL) -10-592 A ( Sabouri et al., 2004 ), стромального фактора-1 + 801 A и IL-15 + 191 ° C ( Vine et al., 2002 ) были связаны с защитным действием . Частота аллеля промотора IL6 -634C была выше среди пациентов с HAM / TSP, чем среди AC в Бразилии (Gadelha et al., 2008 ). SNP rs8099917 гена IL28B, как сообщалось, был связан с HAM / TSP в Бразилии ( Assone et al., 2014 ). Сообщалось о семейных кластерах HAM / TSP, но генетический анализ не смог выявить какие-либо гены, связанные с заболеванием, из-за небольшого числа случаев ( Nozuma et al., 2014 , 2017 ). Для выявления генов восприимчивости HAM / TSP может быть полезен всесторонний анализ генетики хозяина в выборке большего размера и случаях с упором на семейную кластеризацию.
Генотип HTLV-1
HTLV-1 подразделяется на семь основных генетических подтипов (1a – 1g) на основе нуклеотидного разнообразия его LTR-области, включая космополитический подтип (подтип 1a), меланезийский / австралийский подтип (подтип 1c) и пять африканских подтипов (подтип 1b, 1d, 1e, 1f и 1g) ( Verdonck et al., 2007 ). Космополитический подтип далее делится на пять подтипов ( Proietti et al., 2005 ), и в глобальном масштабе наиболее распространенным генотипом HTLV-1 является трансконтинентальный подтип ( Gessain and Cassar, 2012 ). HTLV-1 имеет чрезвычайно низкую генетическую изменчивость, хотя между географическими изолятами существуют незначительные различия ( Komurian et al., 1991 ). В большинстве исследований генотипа HTLV-1 не сообщалось об отсутствии корреляции между заменами нуклеотидов и риском HAM / TSP (Mahieux et al., 1995 ), а недавний анализ полной последовательности HTLV-1 не смог обнаружить какие-либо HAM / TSP-специфические мутации ( Pessoa et al., 2014 ; Nozuma et al., 2017 ). Однако сообщается, что трансконтинентальный подтип HTLV-1 чаще обнаруживается у пациентов с HAM / TSP, чем в AC на юге Японии, где сосуществуют трансконтинентальный и японский подтипы HTLV-1 ( Furukawa et al., 2000 ; Nozuma et al. ., 2017 ). Пациенты с HAM / TSP с трансконтинентальным подтипом показали более низкие уровни экспрессии мРНК HBZ ( Yasuma et al., 2016 ) и более высокие уровни CXCL10, который был предложен в качестве прогностического биомаркера для HAM / TSP ( Naito et al., 2018). В разных подгруппах HTLV-1 выявлены разные паттерны экспрессии генов-хозяев ( Naito et al., 2018 ), что также может способствовать более высокой заболеваемости HAM / TSP, инфицированным трансконтинентальным подтипом.
Иммунный ответ хозяина на HTLV-1
Невропатология
Основным патологическим признаком HAM / TSP является хроническое воспаление с диффузной дегенерацией по всей центральной нервной системе ( Izumo et al., 2000 ). Спинной мозг демонстрирует потерю миелина и аксонов симметрично в латеральном и заднем столбах грудного отдела с воспалением серого и белого вещества, особенно на грудном уровне ( Iwasaki, 1990 ; Yoshioka et al., 1993 ). Эти поражения связаны с периваскулярной и паренхиматозной лимфоцитарной инфильтрацией с соответствующей потерей аксонов, демиелинизацией, реактивным астроцитозом и фибриллярным глиозом ( Umehara et al., 1993 ). CD4 + и CD8 +клетки были равномерно распределены в активных воспалительных поражениях, в то время как преобладание клеток CD8 + и высокий уровень интерферона (IFN) -γ наблюдались в хронической стадии заболевания ( Umehara et al., 1993 ; Aye et al., 2000 ). Недавнее радиологическое исследование также продемонстрировало, что более атрофический спинной мозг при HAM / TSP был связан с более высоким процентом воспалительных CD8 + T-клеток и HTLV-1 PVL в CSF ( Azodi et al., 2017 ). Было определено, что инфицированные HTLV-1 клетки представляют собой лимфоциты CD4 + в центральной нервной системе (ЦНС) ( Matsuoka et al., 1998 ), а HTLV-1 Tax-специфические CTL могут быть обнаружены в спинном мозге ( Matsuura et al. , 2015 г.). Не было показано, что HTLV-1 активно инфицирует нейроны, олигодендроциты или микроглию in vivo ( Lepoutre et al., 2009 ). Изменение плотных контактов между эндотелиальными клетками в сосудистой сети вызывает нарушение гематоэнцефалического барьера (BBB) с последующей трансмиграцией Т-клеток в ЦНС при HAM / TSP ( Afonso et al., 2007 , 2008 ). Более высокие уровни MMP-2 и MMP-9 были обнаружены в спинномозговой жидкости и в инфильтрирующих периваскулярных мононуклеарных клетках в активных очагах поражения ЦНС, что указывает на то, что MMP-2 и MMP-9 могут играть ключевую роль в распаде ГЭБ в HAM / TSP. пациенты ( Umehara et al., 1998). Молекулы клеточной адгезии, такие как молекула межклеточной адгезии-1 (ICAM-1), молекула адгезии сосудистых клеток 1 (VCAM-1) и молекула клеточной адгезии 1 (CADM1 / TSLC1), а также активированная молекула адгезии клеток лейкоцитов (ALCAM / CD166) показали, что они модулируются Tax ( Valentin et al., 1997 ; Nejmeddine et al., 2009 ; Curis et al., 2016 ; Manivannan et al., 2016 ). Поэтому повышенная экспрессия молекул адгезии может способствовать привлечению и миграции лимфоцитов, инфицированных HTLV-1, через эндотелий BBB.
Цитотоксические Т-лимфоциты
Считается, что ответ цитотоксических Т-клеток (CTL) CD8 + играет важную роль в развитии HAM / TSP. Одной из наиболее заметных особенностей клеточного иммунного ответа у пациентов с HAM / TSP является то, что количество HTLV-1-специфических CTL значительно выше в PBMC по сравнению с AC ( Jacobson et al., 1990 ; Kubota et al., 2003 ) . Иммунодоминантный антиген, распознаваемый HTLV-1-специфическими CTL, представляет собой белок Tax, особенно связанный с HLA-A * 0201 ( Jacobson et al., 1990 ). Эти вирус-специфические CTL, проникая в поражения ЦНС, продуцируют провоспалительные цитокины и проявляют дегранулятивную активность ( Kubota et al., 1998 ; Yamano et al., 2002 ; Abdelbary et al., 2011). Частота Tax-специфических CD8 + Т-клеток также выше в CSF, чем в PBMC, и пропорциональна PVL HTLV-1 ( Greten et al., 1998 ; Nagai et al., 2001 ). Tax-специфические CTL также были обнаружены в паренхиме спинного мозга ( Matsuura et al., 2015 ). Считается, что сильный Tax-специфический ответ CTL контролирует репликацию вируса и играет ключевую роль в развитии HAM / TSP. Хотя экспрессия Tax обычно подавляется в инфицированных клетках in vivo ( Hanon et al., 2000b ), ответ CTL на Tax хронически активируется, что подразумевает частое воздействие вновь синтезированного белка Tax in vivo ( Rende et al., 2011). Анализ отдельных клеток показал, что белок Tax экспрессируется прерывистыми, но интенсивными выбросами ( Billman et al., 2017 ; Mahgoub et al., 2018 ). Недавно экзосомы, содержащие Tax, были обнаружены в безвирусной спинномозговой жидкости пациентов с HAM / TSP и, следовательно, также могут быть мишенью для CTL ( Anderson et al., 2018 ). Эти механизмы могут помочь поддерживать устойчиво активированные ответы CTL на HTLV-1. HBZ также является иммуногенным белком, распознаваемым клонами HBZ-специфических CTL, а HBZ-специфические CTL выявляются у пациентов с ATLL или HAM / TSP и AC ( Suemori et al., 2009 ; Macnamara et al., 2010). HTLV-1-инфицированных индивидуумов с классом HLA я аллели сильное связывание HBZ и HBZ-специфического ответа ЦТЛ было показано, что связано с более низкой провирусной нагрузкой и снижением риска HAM / TSP ( Макнамара и др . , 2010 ; Hilburn и др др., 2011 ). Однако по сравнению с Tax-специфическими CTL, HBZ-специфические CTL реже присутствуют в периферической крови и убивают меньше HTLV-1-инфицированных клеток in vitro ( Macnamara et al., 2010 ; Rowan et al., 2014 ). В то время как HBZ непрерывно экспрессируется в инфицированных HTLV-1 клетках in vivo, иммуногенность HBZ ниже по сравнению с Tax, что указывает на то, что HTLV-1 может ускользать от иммунного ответа хозяина и сохранения латентного периода вируса. С терапевтической точки зрения усиление иммунных ответов против HBZ или идентификация эпитопов HBZ, которые могут вызывать более сильный ответ CTL в HAM / TSP, могут иметь клиническую пользу.
Т-хелперные клетки
CD4 + хелперные Т-клетки необходимы как для ответа ЦТЛ, так и для реактивности В-клеток против HTLV-1. В воспалительных клетках ЦНС на ранних стадиях HAM / TSP преобладают CD4 + Т-клетки с относительно высокой провирусной нагрузкой и повышенной экспрессией Tax и IFN-γ ( Umehara et al., 1993 ; Furuya et al., 1997 ; Moritoyo и др., 1999 ). Наиболее распространенным антигеном HTLV-1, распознаваемым CD4 + Т-клетками, является белок Env ( Kitze et al., 1998 ; Goon et al., 2004 ). Частота специфичных для HTLV-1 CD4 + Т-клеток была выше у пациентов с HAM / TSP, чем у AC с аналогичным PVL ( Goon et al., 2004 ;Nose et al., 2007 ). Кроме того, фенотип противовирусного Th1 также преобладает среди HTLV-1-специфичных CD4 + Т-клеток у пациентов с HAM / TSP ( Goon et al., 2002 ) и более высокой частотой IFN-γ, TNF-α и IL- 2, секретирующие CD4 + Т-клетки, было продемонстрировано у пациентов с HAM / TSP по сравнению с AC с аналогичным PVL ( Goon et al., 2002 , 2003 ). HTLV-1-инфицированные CD4 + Т-клетки секретируют IFN-γ ( Hanon et al., 2000b ; Araya et al., 2014 ), а частота IFN-γ-секретирующих HTLV-1-специфических CD4 +Было показано, что количество Т-клеток выше у пациентов с HAM / TSP, чем у бессимптомных носителей HTLV-1 с аналогичной провирусной нагрузкой ( Goon et al., 2002 ). Иммуногенетический анализ также показывает, что обладание HLA-DRB1 * 0101 связано с восприимчивостью к HAM / TSP в Японии ( Jeffery et al., 1999 ). Было продемонстрировано, что инфицированные HTLV-1 Т-клетки, которые коэкспрессируют Th1-маркер CXCR3 и продуцируют T-bet и IFN-γ, присутствуют в ЦНС ( Araya et al., 2014 ). При стимуляции IFN-γ астроциты продуцируют CXCL10, который привлекает больше CXCR3 + T-клеток, включая больше инфицированных клеток, в ЦНС ( Ando et al., 2013). Эти клетки также продуцируют провоспалительные цитокины, такие как IFN-γ, который стимулирует астроциты, дополнительно создавая воспалительную петлю положительной обратной связи с последующим повреждением тканей в ЦНС ( Yamano and Coler-Reilly, 2017 ).
Регуляторные Т-клетки
HTLV-1 преимущественно и постоянно инфицирует CD4 + CD25 + Т-лимфоциты in vivo ( Yamano et al., 2005 ). CD4 + CD25 + Т-клетки, называемые Treg, вносят вклад в поддержание иммунологической самотолерантности, подавляя активацию и пролиферацию аутореактивных лимфоцитов ( Sakaguchi et al., 2001 ). У пациентов с HAM / TSP CD4 + CD25 + Т-клетки содержат большее количество HTLV-1 PVL и уровни экспрессии мРНК налога HTLV-1, чем в клетках CD4 + CD25 -, и индуцируют различные цитокины, включая INF-γ ( Yamano et al. , 2004 г.). HTLV-1-инфицированные CD4 + CD25 + Т-клетки не были функционально супрессивными, но, скорее, было показано, что они стимулируют и увеличивают HTLV-1 Tax-специфические CD8 + Т-клетки ( Yamano et al., 2004 ). У пациентов с HAM / TPS уровни экспрессии вилочного бокса P3 (FoxP3) были снижены в CD4 + CD25 + Т-клетках по сравнению с ACs и здоровым контролем ( Yamano et al., 2005 ; Oh et al., 2006 ). Кроме того, трансдукция Tax снижает экспрессию мРНК FoxP3 и ингибирует подавляющую функцию CD4 + CD25 + Т-клеток, выделенных от здоровых доноров ( Yamano et al., 2005). HTLV-1 преимущественно инфицирует клетки, экспрессирующие CC-хемокиновый рецептор 4 (CCR4) + CD4 + Т-клетки через лиганд CCR4 (CC-хемокиновый лиганд (CCL) 22), который продуцируется Tax ( Hieshima et al., 2008 ). У пациентов с HAM / TSP частота продуцирующих IFN-γ CD4 + CD25 + CCR4 + Т-клеток была увеличена и коррелировала с активностью и тяжестью заболевания ( Yamano et al., 2009 ). Моноклональные антитела против CCR4 эффективно снижали провирусную нагрузку и провоспалительные цитокины в PBMC у пациентов с HAM / TSP ( Araya et al., 2014 ; Yamauchi et al., 2015). Клинические испытания моноклональных антител против CCR4 были проведены и показали многообещающие результаты ( Sato et al., 2018a ).
Ответ антител
Сообщалось об устойчивых гуморальных иммунных ответах против антигенов HTLV-1 ( Osame et al., 1986 ; Kitze et al., 1996 ; Enose-Akahata et al., 2012 ), и предполагалось, что синтез антител может быть связан с обоими защитные и патогенные функции при HAM / TSP. Интратекальный антительный ответ на HTLV-1 обратно коррелирует с более высоким PVL и худшим прогнозом ( Puccioni-Sohler et al., 1999 ). Пациенты с HAM / TSP обычно имеют более высокий титр антител к HTLV-1, чем AC с аналогичной провирусной нагрузкой HTLV-1 ( Nagasato et al., 1991 ; Kira et al., 1992 ; Ishihara et al., 1994 ) и ATLL пациенты ( Enose-Akahata et al., 2012). HTLV-1-Tax-специфические антитела повышены у пациентов с HAM / TSP по сравнению с пациентами как с AC, так и с ATLL ( Lal et al., 1994 ; Chen et al., 1997 ), а HTLV-1-специфические антитела могут отличать HAM / TSP от AC и ATLL ( Enose-Akahata et al., 2012 ). Однако патогенная роль этих антител в HAM / TSP остается неясной. Сообщалось, что антитела против Tax и Gag p24 перекрестно реагируют с антигенами хозяина, гетерогенным ядерным рибонуклеопротеином A1 (hnRNPA1) и пероксиредозином-1 (PrX-1), соответственно, что указывает на роль молекулярной мимикрии в аутоиммунном патогенезе HAM / TSP. ( Левин и др., 2002 ; Ли и др., 2008). Однако последующий анализ показал, что присутствие hnRNPA1-специфических антител в спинномозговой жидкости не было специфическим для этого заболевания ( Yukitake et al., 2008 ). Недавний анализ показывает, что интратекальные антитела к HTLV-1 значительно повышены у пациентов с HAM / TSP по сравнению с AC, что значительно коррелирует с секретирующими антитела B-клетками (ASC) ( Enose-Akahata et al., 2018 ). Эти результаты предполагают, что повышенные ASC могут способствовать продукции антител в CSF и важности компартмента B-клеток в патогенезе развития HAM / TSP. Более подробный анализ ответа и развития B-клеток, включая взаимодействия B-клеток / T-клеток, улучшит наше понимание патологического механизма секреции антител в HAM / TSP.
Экспрессия цитокинов
Повышенная экспрессия и продукция цитокинов были продемонстрированы в периферической крови и поражении ЦНС пациентов с HAM / TSP ( Jacobson, 2002 ). Воспалительные цитокины, такие как IL-1β, TNF-α и IFN-γ, экспрессируются макрофагами, астроцитами и микроглией в активных воспалительных очагах ( Umehara et al., 1993 ). Было показано, что Tax трансактивирует ряд общих γ-цепей цитокинов и рецепторов, таких как IL-2 / IL2R, IL-9, IL-15 / IL-15R и IL-21 / IL-21R ( Enose -Akahata et al., 2017 ). Цитокиновые петли IL-2 / IL-2R и IL-15 / IL-15R, которые вызывают пролиферацию и повышенную цитолитическую активность CD8 +Т-клетки нарушают регуляцию HAM / TSP и вносят свой вклад в различные иммунологические аномалии, характерные для этого расстройства ( Azimi et al., 1999 ). HTLV-1 Tax-специфические CD8 + Т-клетки экспрессировали высокий уровень IL-15Rα (Azimi et al., 2001 ) и индуцировали дегрануляцию и экспрессию IFN-γ при стимуляции IL-15 ( Enose-Akahata et al., 2008 ). Повышенные уровни IL-2, IL-9 и IL-15, вызванные Tax, приводят к активации пути Jak3 / STAT5, а ингибитор Jak3, как было показано, снижает активацию иммунитета in vitro в PBMC от пациентов с HAM / TSP ( Ju et al. , 2011 ). Терапия моноклональными антителами в HAM / TSP с использованием гуманизированных антител к IL-2 Rα показала снижение провирусной нагрузки и спонтанную пролиферацию (Lehky et al., 1998 ), и в настоящее время проводится клиническое испытание гуманизированного Mik-β-1, моноклонального антитела против IL-2 / IL-15 Rβ, с многообещающими ранними результатами ( Waldmann, 2015 ). Селективный ингибитор IL-2 и IL-15 снижает грануляцию и частоту HTLV-1-специфичных CTL ( Massoud et al., 2015 ). Таким образом, увеличение общего семейства γ-цепей цитокинов и рецепторов может быть связано с патогенезом HAM / TSP, где антицитокиновая стратегия может быть многообещающим терапевтическим подходом для HAM / TSP.
экзосома
Экзосомы представляют собой однослойные внеклеточные везикулы, происходящие из эндосомного компартмента в различных типах клеток ( van der Pol et al., 2012 ). Некоторые вирусы используют этот способ внутриклеточной коммуникации для включения вирусных компонентов в экзосомы ( Anderson et al., 2016 ). Неклеточный вирус был обнаружен в сыворотке и спинномозговой жидкости у субъектов, инфицированных HTLV-1 ( Pique and Jones, 2012 ). Экзосомы, полученные из HTLV-1-инфицированных клеток, по-видимому, содержат белок Tax и провоспалительные медиаторы, а также транскрипты вирусной мРНК, включая Tax, HBZ и Env in vitro ( Jaworski et al., 2014 ). По всей видимости, налог направлен на проникновение экзосом путем убиквитинирования ( Shembade and Harhaj, 2010 ;Jaworski et al., 2014 ), который, как было отмечено ранее, является важной мишенью для эндосомного сортировочного комплекса, необходимого для транспортного пути. Действительно, предыдущие исследования показали, что Tax совместно локализуется с органеллами, подвергающимися экзоцитозу ( Alefantis et al., 2005a , b ). Недавний анализ показал, что белок Tax был обнаружен в экзосомах, выделенных из спинномозговой жидкости, ранее обнаруженных как отрицательные по свободному вирусу HTLV-1 у пациентов с HAM / TSP ( Anderson et al., 2018 ). Таким образом, экзосомальный налог может способствовать выработке воспалительных цитокинов посредством упаковки этих цитокинов. Кроме того, было показано, что экзосомы HAM / TSP сенсибилизируют неинфицированные клетки-мишени для лизиса специфическими для HTLV-1 CTL ( Anderson et al., 2018). Таким образом, HTLV-1 Tax в экзосомах может служить источником антигена, который может захватываться резидентными клетками ЦНС и становиться мишенями для лизиса HTLV-1 Tax-специфическими CTL. Экзосомы могут вносить вклад в непрерывную активацию и воспаление, наблюдаемые в HAM / TSP, и могут быть потенциальным биомаркером, на который необходимо нацелить терапевтическое воздействие.
Клинические признаки
HAM / TSP клинически характеризуется хроническим прогрессирующим спастическим парапарезом, недержанием мочи и сенсорными нарушениями. Средний возраст начала заболевания составляет 43,8 года, и, как и при многих других аутоиммунных заболеваниях, частота случаев HAM / TSP выше у женщин, чем у мужчин ( Nakagawa et al., 1995). Слабость нижних конечностей перерастает в аномальную спастическую походку, и некоторые пациенты могут становиться зависимыми от кресел-каталок или даже прикованными к постели. Часто наблюдается гиперрефлексия нижних конечностей, часто сопровождающаяся клонусом и симптомом Бабинского. У некоторых пациентов иногда наблюдается гиперрефлексия верхних конечностей. Заболевание обычно медленно прогрессирует без ремиссии; однако есть подгруппа пациентов с быстрым прогрессированием. Клиническое течение и скорость прогрессирования могут сильно различаться среди пациентов. Старший возраст в начале был связан с более быстрым прогрессированием заболевания ( Olindo et al., 2006 ; Nozuma et al., 2014 ). Среднее время от начала до возникновения потребности в односторонней помощи при ходьбе составляло около 7 лет, а зависимость от инвалидного кресла — 18 лет ( Olindo et al., 2006 ;Coler-Reilly et al., 2016 ). Очень распространены нейрогенные симптомы мочевого пузыря, такие как никтурия, учащение и позывы к позывам, а также запор. Также важно признать, что пациенты с HAM / TSP имеют риск развития ATLL ( Tamiya et al., 1995 ; Coler-Reilly et al., 2016 ).
диагностика
Диагноз HAM / TSP основан на сочетании характерных клинических признаков и подтверждении инфекции HTLV-1, а также на исключении других расстройств, представляющих спастический парапарез ( Yamano and Sato, 2012 ). Диагностические критерии HAM / TSP были первоначально предложены в 1989 г. ( ВОЗ, 1989 ). Модифицированный диагностический критерий обновляется по уровням определения как определенного, вероятного и возможного с серологическими данными и / или обнаружением провирусной ДНК и исключением других заболеваний ( De Castro-Costa et al., 2006 ). Недавно был предложен новый критерий классификации, основанный на активности заболевания, чтобы помочь в обеспечении адекватного лечения HAM / TSP ( Sato et al., 2018b). Для подтверждения инфекции HTLV-1 необходимо продемонстрировать наличие антител к HTLV-1, подтвержденное вестерн-блоттингом и / или положительной ПЦР. В последнее время цифровая капельная ПЦР (ddPCR) используется для количественной оценки более точной PVL путем определения абсолютного числа копий вместо стандартной кривой в ПЦР в реальном времени ( Brunetto et al., 2014 ). Обнаружение антител к HTLV-1 в спинномозговой жидкости необходимо для диагностики HAM / TSP. Исследование спинномозговой жидкости выявило умеренный плеоцитоз лимфоцитов с умеренно повышенным содержанием белка и повышенной концентрацией воспалительных маркеров, таких как неоптерин, CXCL10 и CXCL9 ( Sato et al., 2013). Также необходимо исключить другие расстройства, напоминающие HAM / TSP, такие как рассеянный склероз (MS), оптический нейромиелит и сдавление спинного мозга. Нейровизуализация необходима для исключения других заболеваний, но не специфична для HAM / TSP. Типичная МРТ показала атрофию спинного мозга, особенно в хронической фазе, без изменения интенсивности. Однако у некоторых пациентов с тяжелым парапарезом и быстрым прогрессированием наблюдается отек спинного мозга с гиперинтенсивностью Т2 ( Umehara et al., 2007 ). Недавнее развитие количественных методов МРТ показало, что площади поперечного сечения спинного мозга коррелировали с клинической инвалидностью, частотой CD8 + Т-лимфоцитов и ЦСЖ у пациентов с HAM / TSP ( Azodi et al., 2017). Очевидно, что надежные неинвазивные биомаркеры, которые коррелируют с активностью заболевания, необходимы для информирования о соответствующем лечении (ах) HAM / TSP.
лечение
Большинство терапевтических испытаний HAM / TSP нацелено на подавление или модуляцию иммунного ответа или снижение провирусной нагрузки HTLV-1 в попытке снизить риск или изменить течение заболевания. Кортикостероиды чаще всего используются для уменьшения воспаления спинного мозга, особенно на ранней стадии. Двигательную инвалидность можно улучшить с помощью стероидов ( Nakagawa et al., 1996 ; Croda et al., 2008 ), но улучшение обычно не является устойчивым и трудно переносимым из-за различных побочных эффектов стероидов. IFN-α представляет собой терапевтическое средство, эффективность которого была продемонстрирована в рандомизированных плацебо-контролируемых исследованиях ( Izumo et al., 1996 ; Arimura et al., 2007). Однако терапевтический эффект невелик. Ингибиторы обратной транскриптазы, которые используются против ВИЧ-1, не были эффективны против HTLV-1 в клинических испытаниях ( Taylor et al., 2006 ; Macchi et al., 2011 ). Совсем недавно гуманизированное моноклональное антитело против CCR4, могамулизумаб, эффективно снижало как PVL, так и воспалительную активность в клетках, полученных от пациентов с HAM / TSP ( Yamauchi et al., 2015 ). Клинические испытания фазы 1/2а продемонстрировали безопасность и краткосрочную эффективность могамулизумаба у пациентов с HAM / TSP ( Sato et al., 2018a ). Моноклональные антитела против IL-2 Rα приводили к уменьшению PVL и спонтанной пролиферации ( Lehky et al., 1998), и клинические испытания гуманизированного Mik-β-1, моноклонального антитела против IL-2 / IL-15Rβ, оцениваются на пациентах с HAM / TSP ( Waldmann, 2015 ).
Вывод
Недавние успехи в исследованиях HTLV-1 обеспечивают лучшее понимание молекулярного патогенеза и механизмов HAM / TSP, и было начато несколько клинических испытаний новых методов лечения пациентов с HAM / TSP. Тем не менее, долгосрочное улучшение двигательной инвалидности и качества жизни у пациентов с HAM / TSP все еще не достигнуто, и клиническое ведение пациентов остается сложной задачей. Учитывая, что HAM / TSP характеризуется активированными Т-клетками как на периферии, так и в ЦНС, исследования HAM / TSP будут очень информативными для выяснения патогенеза других нейровоспалительных заболеваний, таких как рассеянный склероз. Потребуются новые подходы, чтобы лучше определить взаимодействия хозяина с вирусом и иммунный ответ хозяина, лежащий в основе патогенеза HAM / TSP.
