Pathogenic Fungi Regulate Immunity by Inducing Neutrophilic Myeloid-Derived Suppressor Cells

Peer reviewedPublisher PD

The serum soluble receptors of the cytokines IL-1, IL-6, IGF-1, VEGF-1 as prognostic factors for patients with multiple myeloma

Το ΠΜ αποτελεί κακοήθεια Β κυτταρικής σειράς, που χαρακτηρίζεται από διήθηση του μυελού των οστών από κακοήθη πλασματοκύτταρα. Η νόσος συνοδεύεται από παραγωγή μονοκλωνικής ανοσοσφαιρίνης και οστεολυτικές βλάβες. Τα τελευταία χρόνια ερευνάται ιδιαίτερα ο ρόλος των κυτταροκινών στον πολλαπλασιασμό, επιβίωση και ανθεκτικότητα στη θεραπεία των κυττάρων αυτών. Ο ρυθμιστικός ρόλος των κυτταροκινών απέναντι στα κύτταρα - στόχος τους επιτυγχάνεται μέσω των υποδοχέων τους στη κυτταρική μεμβράνη. Πολλές μελέτες έχουν καταδείξει επίσης την ύπαρξη διαλυτής μορφής πολλών υποδοχέων των κυτταροκινών. Οι διαλυτοί υποδοχείς προκύπτουν από την πρωτεολυτική διάσπαση των προσαρτημένων στη κυτταρική μεμβράνη υποδοχέων ή/ και από τη μετάφραση εναλλακτικά spliced mRNA, διαφορετικών από εκείνα που κωδικοποιούν τους πλήρους μήκους μεμβρανικούς υποδοχείς. Αυτές οι πρωτεΐνες απελευθερώνονται από τα κύτταρα και αναγνωρίζονται ως ΔΥΚ μέσα στα βιολογικά υγρά. Από λειτουργικής σκοπιάς, οι ΔΥΚ έχουν την ικανότητα να επηρεάσουν, in vivo, τα εξωκυττάρια επίπεδα των κυτταροκινών τους, και σε πολλές περιπτώσεις να δράσουν ανταγωνιστικά, ως ανασταλτές των αντίστοιχων μεμβρανικών υποδοχέων των κυτταροκινών ή ευωδοτικά, ως ενισχυτές της δράσης των αντίστοιχων κυτταροκινών. Αυτές οι ιδιότητες, έχουν οδηγήσει στην αντίληψη ότι η παραγωγή των ΔΥΚ αποτελεί έναν φυσικό ρυθμιστικό μηχανισμό της δραστηριότητας των κυτταροκινών. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη των επιπέδων των ΔΥ των IL-1β (sIL-1βR), IL- 6 (sIL-6R), IGF-1 (sIGF-1R), VEGF (sVEGF-1R) στον ορό ασθενών με ΠΜ, και συσχέτισή τους με τη διάγνωση, πρόοδο και έκβαση της νόσου. Η ανοσοενζυμική μέθοδος ELISA χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση των επιπέδων των ΔΥΚ στον ορό 42 ασθενών με ΠΜ, κατά τη διάγνωση της νόσου, και στη συνέχεια ανά τρίμηνο για ένα χρόνο. Οι μετρήσεις αυτές συγκρίθηκαν με εκείνες 50 υγιών μαρτύρων και συσχετίστηκαν με άλλους γνωστούς προγνωστικούς δείκτες της νόσου, όπως το φύλο, η ηλικία, η νεφρική λειτουργία, οι σταδιοποιήσεις κατά Durie-Salmon και ISS, η οστική νόσος, τα επίπεδα ασβεστίου ορού, LDH, αλβουμίνης, CRP και β2-m καθώς επίσης η ΤΚΕ, η διήθηση μυελού των οστών και τα επίπεδα μονοκλωνικής πρωτεΐνης ορού και ούρων. Η σύγκριση των επιπέδων των sIL-1βR και sIL-6R μεταξύ ασθενών και υγιών μαρτύρων ανέδειξε σημαντικά υψηλότερα τα επίπεδα των ασθενών, αποδίδοντας για 1η φορά στον sIL-1βR ρόλο δείκτη στη διάγνωση του ΠΜ και επιβεβαιώνοντας δεδομένα άλλων μελετών σχετικά με τον sIL-6R. Μελετώντας την ανά τρίμηνο μεταβολή των επιπέδων των sIL-1βR, sIL-6R, sIGF-1R, sVEGF-1R των ασθενών, σε σχέση με τους προαναφερθέντες προγνωστικούς δείκτες της νόσου, στατιστικώς σημαντικά αναδείχτηκαν το ISS στάδιο για τον sIL-1βR, ο χρόνος και τα επίπεδα της β2-μικροσφαιρίνης για τον sIL-6R, ο τύπος της νόσου ( ΠΜ ελαφρών αλυσίδων έναντι IgG) και οι μεταβολές του sIL-1βR για τον sVEGF-1R. Τέλος, το φύλο, η νεφρική λειτουργία (Durie - Salmon B έναντι A), και οι μεταβολές των επιπέδων του sIL-6R σχετίστηκαν σημαντικά με τις μεταβολές του sIGF-1R. Ο διάμεσος χρόνος παρακολούθησης των ασθενών ήταν 31 μήνες, (εύρος 3-57). Σε αυτό το διάστημα παρατηρήθηκαν 18 θάνατοι. Ο διάμεσος χρόνος επιβίωσης ήταν 48 μήνες. Το 75% των ασθενών ζούσαν τον 1ο χρόνο μετά τη διάγνωση, ενώ η διετής ολική επιβίωση ήταν 67%. Η ολική επιβίωση συσχετίστηκε σημαντικά με τα επίπεδα της β2-μικροσφαιρίνης και του sIL-1βR κατά τη διάγνωση. Αντίστοιχα, η επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου εκτιμήθηκε σε 36 ασθενείς που παρέμειναν σε παρακολούθηση για διάμεσο χρόνο 37 μήνες (εύρος 3 - 62). Παρατηρήθηκαν 25 υποτροπές / εξέλιξη νόσου και 5 θάνατοι. Η διάμεση επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου ήταν 12 μήνες, (εύρος 0.2 - 42). Στατιστικώς σημαντική φάνηκε η ανταπόκριση στη θεραπεία εφόδου. Εκτιμήθηκε επίσης η επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου μετά από την αυτόλογη μεταμόσχευση (Αυτο-ΜΑΚ) για τους 11 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε μεταμόσχευση εντός του 1ου χρόνου από τη διάγνωση της νόσου. Ο διάμεσος χρόνος παρακολούθησης μετά την Αυτο-ΜΑΚ ήταν 40 μήνες, (εύρος 11 - 56). Στο διάστημα αυτό 9 ασθενείς υποτροπίασαν, 2 παρέμειναν σε ύφεση, ενώ δεν παρατηρήθηκε κανένας θάνατος. Ο διάμεσος χρόνος υποτροπής μετά από Αυτο-ΜΑΚ ήταν 24 μήνες, (εύρος: 0.2 - 36). Και εδώ στατιστικώς σημαντική ανεδείχθη η ανταπόκριση στη θεραπεία εφόδου. Οι ασθενείς που υποβλήθηκαν σε Αυτο-ΜΑΚ στον 1ο χρόνο από τη διάγνωση δεν παρουσίασαν βελτιωμένη στατιστικά επιβίωση χωρίς πρόοδο νόσου συγκρινόμενοι με εκείνους που δεν έλαβαν μεγαθεραπεία και Αυτο- ΜΑΚ. Αντίθετα, εμφάνισαν σημαντικά καλύτερη ολική επιβίωση σε σχέση με εκείνους που δεν μεταμοσχεύτηκαν. Συμπεράσματα: Σημαντική διαφορά μεταξύ ασθενών και υγιών μαρτύρων αφορούσε στα επίπεδα των ΔΥ sIL-1βR και sIL-6R, εύρημα που υποστηρίζει τη χρησιμοποίησή τους ως δείκτες διάγνωσης του ΠΜ. Οι μεταβολές του sIL-1βR σχετίστηκαν με το κατά ISS στάδιο της νόσου, ενώ τα επίπεδά του στη διάγνωση με την ολική επιβίωση. Έτσι, η εργασία μας για 1η φορά στη βιβλιογραφία, αναδεικνύει τον sIL-1βR σε σημαντικό δείκτη του ΠΜ. Στη μελέτη μας επιβεβαιώθηκε η αξία των κλασικών προγνωστικών δεικτών του ΠΜ, ενώ οι sIGF-1R και sVEGF- 1R δεν συνδέθηκαν με την πορεία και έκβαση της νόσου. Αυτό πιθανώς να οφείλεται στη φύση των συγκεκριμένων υποδοχέων, στον αριθμό των ασθενών ή στην ετερογένεια της νόσου, αλλά ακόμη και στο γεγονός ότι παράγοντες που εμπλέκονται στην παθοφυσιολογία της νόσου δεν έχουν υποχρεωτικά προγνωστική αξία για την πορεία της

Direct interaction studies between Aspergillus fumigatus and human immune cells; what have we learned about pathogenicity and host immunity?

Invasive aspergillosis is a significant threat to health and is a major cause of mortality in immunocompromised individuals. Understanding the interaction between the fungus and the immune system is important in determining how the immunocompetent host remains disease free. Several studies examining the direct interaction between Aspergillus fumigatus and purified innate immune cells have been conducted to measure the responses of both the host cells and the pathogen. It has been revealed that innate immune cells have different modes of action ranging from effective fungal killing by neutrophils to the less aggressive response of dendritic cells. Natural killer cells do not phagocytose the fungus unlike the other innate immune cells mentioned but appear to mediate their antifungal effect through the release of gamma interferon. Transcriptional analysis of A. fumigatus interacting with these cells has indicated that it can adapt to the harsh microenvironment of the phagosome and produces toxins, ribotoxin and gliotoxin, that can induce cell death in the majority of innate immune cells. These data point toward potential novel antifungal treatments including the use of innate immune cells as antifungal vaccines

Human NK cells display important antifungal activity against Aspergillus fumigatus, which is directly mediated by IFN-γ release

Despite the strong interest in the NK cell-mediated immunity toward malignant cells and viruses, there is a relative lack of data on the interplay between NK cells and filamentous fungi, especially Aspergillus fumigatus, which is the major cause of invasive aspergillosis. By studying the in vitro interaction between human NK cells and A. fumigatus, we found only germinated morphologies to be highly immunogenic, able to induce a Th1-like response, and capable of upregulating cytokines such as IFN-γ and TNF-α. Moreover, priming NK cells with human rIL-2 and stimulating NK cells by direct NK cell-pathogen contact were essential to induce damage against A. fumigatus. However, the most interesting finding was that NK cells did not mediate anti-Aspergillus cytotoxicity through degranulation of their cytotoxic proteins (perforin, granzymes, granulysine), but via an alternative mechanism involving soluble factor(s). To our knowledge, our study is the first to demonstrate that IFN-γ, released by NK cells, directly damages A. fumigatus, attributing new properties to both human NK cells and IFN-γ and suggesting them as possible therapeutic tools against IA

Human dendritic cell subsets display distinct interactions with the pathogenic mould Aspergillus fumigatus

The mould Aspergillus fumigatus is primarily an opportunistic pathogen of immunocompromised patients. Once fungal spores have been inhaled they encounter cells of the innate immune system, which include dendritic cells (DCs). DCs are the key antigen-presenting cells of the immune system and distinct subtypes, which differ in terms of origin, morphology and function. This study has systematically compared the interactions between A. fumigatus and myeloid DCs (mDCs),plasmacytoid DCs (pDCs) and monocyte-derived DCs (moDCs). Analyses were performed by time-lapse video microscopy, scanning electron microscopy, plating assays, flow cytometry, 25-plex ELISA and transwell assays. The three subsets of DCs displayed distinct responses to the fungus with mDCs and moDCs showing the greatest similarities. mDCs and moDCs both produced rough convolutions and occasionally phagocyticcups upon exposure to A. fumigatus whereas pDCs maintained a smooth appearance. Both mDCs and moDCs phagocytosed conidia and germ tubes, while pDCs did not phagocytose any fungi. Analysis of cytokine release and maturation markers revealed specific differences in pro- and anti-inflammatory patterns between the different DC subsets. These distinct characteristics between the DC subsets highlight their differences and suggest specific roles of moDCs, mDCs and pDCs during their interaction with A. fumigatus in vivo