Тканерезидентные клетки иммунитета в гомеостазе и репарации тканей

Клетки иммунной системы способны свободно заходить в ткани, осуществляя надзорные функции, а затем покидать их, тогда как другие клетки постоянно находятся в нелимфоидных тканях, такие клетки называют тканерезидентными (ТР). В нелимфоидных тканях проживает разнообразное сообщество клеток врожденного и врожденноподобного иммунитета, такие как тканерезидентные макрофаги (ТРМф), лимфоциты врожденного иммунитета (ILC), γδТ-клетки, NKT-, MAIT-клетки, В1- и В-клетки маргинальной зоны. Ранее полагали, что ТР-клетки происходят из гемопоэтических стволовых клеток, однако оказалось, что большинство ТР-клеток происходят из эритромиелоидных предшественников желточного мешка и плодовой печени. ТР-клетки обладают некоторыми признаками «стволовости», а именно, подобно классическим гемопоэтическим стволовым клеткам, они обладают способностью к самоподдержанию. ТР-клетки живут в тканях за счет трофических факторов, вырабатываемых в этих тканях, и сами поддерживают гомеостаз своих ниш. Для ТРМф гомеостатическими факторами являются интерлейкин-34 (IL-34), моноцитарный (M-CSF) и гранулоцито-моноцитарный (GM-CSF) колониестимулирующие факторы, для ILC, γδТ-клеток, NKT- и MAIT-клеток – IL-7 и IL-15, для В1-клеток – IL-5. Представление о том, что существуют всего 4 типа тканей: эпителиальная, соединительная, нервная и мышечная устарело, более подходящей является парадигма минимальных тканевых модулей. При этом каждый модуль состоит из элементов, которые гораздо сильнее взаимодействуют друг с другом, чем с элементами вне модуля. Клетки, объединенные в тканевые модули, оказывают гомеостатическую поддержку другим клеткам, составляющим модуль, при этом являясь нишей для этих клеток, а те оказывают нишевую поддержку для первых. Также ТРклетки оказываются первой линией защиты, поскольку подавляющее большинство патогенов проникают в организм через барьерные ткани. Репопуляция погибших при ответе на инфекцию ТР-клеток осуществляется как в результате пролиферации оставшихся ТР-клеток, так и за счет миграции в ткани клеток костномозгового происхождения. Существуют конкурентные отношения между этими двумя путями репопуляции. При этом ТР-клетки костномозгового происхождения не способны к самоподдержанию и не могут в полном объеме воспроизводить все функции классических ТР-клеток. В процессе регенерации тканей ТР-клетки обеспечивают удаление клеточных отходов и погибших клеток, регулируют воспаление, ремоделируют внеклеточный матрикс и производят факторы роста тканей.

1. Топтыгина А.П. Лимфоциты врожденного иммунитета. Неизвестная галактика. //Российский иммунологический журнал, 2014. Т. 8 (17), № 2. С .121-133.

2. Топтыгина А.П. Роль неканонических Т-клеток в гомеостазе и патологии // Медицинская иммунология, 2024. Т. 26, № 3. С. 301-316. doi: 10.15789/1563-0625-RON-2918.

3. Adler M., Chevan A.R., Medzhitov R. Tissue biology: in search of a new paradigm. Annu. Rev. Cell Dev. Biol., 2023, Vol. 39, pp. 67-89.

4. Ajami B., Bennett J.L., Krieger C., Tetzlaff W., Rossi F.M. Local self-renewal can sustain CNS microglia maintenance and function throughout adult life. Nat. Neurosci., 2007, Vol. 10, pp. 1538-1543.

5. Alliot F., Godin I., Pessac B. Microglia derive from progenitors, originating from yolk sac, and which proliferate in the brain. Brain Res. Dev., 1999, Vol. 117, pp. 145-152.

6. Bain C.C., Bravo-Blass A., Scott C.L. Perdiguero E.G., Geissmann F., Henri S., Malissen B., Osborne L.C., Artis D., Mowat A.M. Constant replenishment from circulating monocytes maintains the macrophage pool in the intestine of adult mice. Nat. Immunol., 2014, Vol. 15, pp. 929-937.

7. Bank U., Deiser K., Plaza-Sirvent C., Osbelt L., Witte A., Knop L., Labrenz R., Jänsch R., Richter F., Biswas A., Zenclussen A.C., Vivier E., Romagnani C., Kühl A.A., Dunay I.R., Strowig T., Schmitz I., Schüler T. c-FLIP is crucial for IL-7/IL-15-dependent NKp46(+) ILC development and protection from intestinal inflammation in mice. Nat. Commun., 2020, Vol. 11, no. 1, 1056. doi: 10.1038/s41467-020-14782-3.

8. Benezech C., Luu N.T., Walker J.A., Kruglov A.A., Loo Y., Nakamura K., Zhang Y., Nayar S., Jones L.H., Flores-Langarica A., McIntosh A., Marshall J., Barone F., Besra G., Miles K., Allen J.E., Gray M., Kollias G., Cunningham A.F., Withers D.R., Toellner K.M., Jones N.D., Veldhoen M., Nedospasov S.A., McKenzie A.N.J., Caamaño J.H. Infammation-induced formation of fat-associated lymphoid clusters. Nat. Immunol., 2015, Vol. 16, pp. 819-828.

9. Bonnardel J., T’Jonck W., Gaublomme D., Browaeys R., Scott C.L., Martens L., Vanneste B., de Prijck S., Nedospasov S.A., Kremer A., Van Hamme E., Borghgraef P., Toussaint W., de Bleser P., Mannaerts I., Beschin A., van Grunsven L.A., Lambrecht B.N., Taghon T., Lippens S., Elewaut D., Saeys Y., Guilliams M. Stellate cells, hepatocytes, and endothelial cells imprint the kupffer cell identity on monocytes colonizing the liver macrophage niche. Immunity, 2019, Vol. 51, pp. 638-654.

10. Dutta M., Kraus Z.J., Gomez-Rodriguez J., Hwang S.H., Cannons J.L., Cheng J., Lee S.Y., Wiest D.L., Wakeland E.K., Schwartzberg P.L. A role for Ly108 in the induction of promyelocytic zinc finger transcription factor in developing thymocytes. J. Immunol., 2013, Vol. 190, pp. 2121-2128.

11. Ferrer I.R., West H.C., Henderson S., Ushakov D.S., Santos E., Sousa P., Strid J., Chakraverty R., Yates A.J., Bennett C.L. A wave of monocytes is recruited to replenish the long-term Langerhans cell network after immune injury. Sci. Immunol., 2019, Vol. 4, eaax8704. doi: 10.1126/sciimmunol.aax8704.

12. Garner L. C., Klenerman P., Provine N.M. Insights into mucosal-associated invariant t cell biology from studies of invariant natural killer T cells. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 1478. doi: 10.3389/fimmu.2018.01478.

13. Ghaedi M., Shen Z.Y., Orangi M., Martinez-Gonzalez I., Wei L., Lu X., Das A., Heravi-Moussavi A., Marra M.A., Bhandoola A., Takei F. Single-cell analysis of RORa tracer mouse lung reveals ILC progenitors and effector ILC2 subsets. J. Exp. Med., 2020, Vol. 217, no. 3, jem.20182293. doi: 10.1084/jem.20182293.

14. Ghosn E.E., Yamamoto R., Hamanaka S., Yang Y., Herzenberg L.A., Nakauchi H., Herzenberg LA. Distinct B-cell lineage commitment distinguishes adult bone marrow hematopoietic stem cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2012, Vol. 109, pp. 5394-5398.

15. Ginhoux F., Greter M., Leboeuf M., Nandi S., See P., Gokhan S., Mehler M.F., Conway S.J., Ng L.G., Stanley E.R., Samokhvalov I.M., Merad M. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages. Science, 2010, Vol. 330, pp. 841-845.

16. Ginhoux F., Guilliams M. Tissue-resident macrophage ontogeny and homeostasis. Immunity, 2016, Vol. 44, pp. 439-449.

17. Ginhoux F., Schultze J.L., Murray P.J., Ochando J., Biswas S.K. New insights into the multidimensional concept of macrophage ontogeny, activation and function. Nat. Immunol., 2015, Vol. 17, pp. 34-40.

18. Gordy L.E., Bezbradica J.S., Flyak A.I., Spencer C.T., Dunkle A., Sun J., Stanic l.K., Boothby M.R., He Y.-W., Zhao Z., van Kaer L., Joyce S. IL-15 regulates homeostasis and terminal maturation of NKT cells. J Immunol., 2011, Vol. 187, no. 12, pp. 6335-6345.

19. Guilliams M., De Kleer I., Henri S., Post S., Vanhoutte L., De Prijck S., Deswarte K., Malissen B., Hammad H., Lambrecht B.N. Alveolar macrophages develop from fetal monocytes that differentiate into long-lived cells in the week of life via GM-CSF. J. Exp. Med. 2013, Vol. 210, pp. 1977-1992.

20. Guilliams M., Thierry G.R., Bonnardel J., Bajenoff M. Establishment and maintenance of the macrophage niche. Immunity, 2020, Vol. 52, pp. 434-451.

21. Haas J.D., Ravens S., Duber S., Sandrock I., Oberdorfer L., Kashani E., Chennupati V., Fohse L., Naumann R., Weiss S., Krueger A, Förster R, Prinz I. Development of interleukin-17-producing γδ T cells is restricted to a functional embryonic wave. Immunity, 2012, Vol. 37, pp. 48-59.

22. Hardy R.R., Hayakawa K. A developmental switch in B lymphopoiesis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1991, Vol. 88, pp. 11550-11554.

23. Hoeffel G., Ginhoux F. Ontogeny of tissue-resident macrophages. Front. Immunol., 2015, Vol. 6, 486. doi: 10.3389/fimmu.2015.00486.

24. Hoeffel G., Wang Y., Greter M., See P., Teo P., Malleret B., Leboeuf M., Low D., Oller G., Almeida F., Choy S.H., Grisotto M., Renia L., Conway S.J., Stanley E.R., Chan J.K., Ng L.G., Samokhvalov I.M., Merad M., Ginhoux F. Adult Langerhans cells derive predominantly from embryonic fetal liver monocytes with a minor contribution of yolk sak-derived macrophages. J. Exp. Med., 2012, Vol. 209, pp 1167-1181.

25. Jagannathan-Bogdan M., Zon L.I. Hematopoiesis. Development, 2013, Vol. 140, pp. 2463-2467. 26. Koay H.-F., Godfrey D.I., Pellicci D.G. Development of mucosal-associated invariant T cells. Immunol. Cell Biol., 2018, Vol. 96, no. 6, pp. 598-606.

26. Kristiansen T.A., Jaensson Gyllenback E., Zriwil A., Bjorklund T., Daniel J.A., Sitnicka E., Soneji S., Bryder D., Yuan J. Cellular barcoding links B-1a B cell potential to a fetal hematopoietic stem cell state at the single-cell level. Immunity., 2016, Vol. 45, pp. 346-357.

27. Krovi S.H., Gapin L. Invariant natural killer t cell subsets – more than just developmental intermediates. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 1393. doi: 10.3389/fimmu.2018.01393.

28. Lazarov T., Juarez-Carreño S., Cox N., Geissmann F. Physiology and diseases of tissue-resident macrophages. Nature, 2023, Vol. 618, no. 7966, pp. 698-707.

29. Liu C., Gong Y., Zhang H., Yang H., Zeng Y., Bian Z., Xin Q., Bai Z., Zhang M., He J., Yan J., Zhou J., Li Z., Ni Y., Wen A., Lan Y., Hu H., Liu B. Delineating spatiotemporal and hierarchical development of human fetal innate lymphoid cells. Cell Res., 2021, Vol. 31, pp. 1106-1122.

30. Liu H., Leo C., Chen X., Wong B.R., Williams L.T., Lin H., He X. The mechanism of shared but distinct CSF-1R signaling by the non-homologous cytokines IL-34 and CSF-1. Biochim. Biophys. Acta, 2012, Vol. 1824, pp. 938-945.

31. Machiels B., Dourcy M., Xiao X., Javaux J., Mesnil C., Sabatel C., Des mecht D., Lallemand F., Martinive P., Hammad H., Guilliams M., Dewals B., Vanderplasschen A., Lambrecht B.N., Bureau F., Gillet L. A gamma herpesvirus provides protection against allergic asthma by inducing the replacement of resident alveolar macrophages with regulatory monocytes. Nat. Immunol., 2017, Vol. 18, pp. 1310-1320.

32. Mattos M.S., Vandendriessche S., Waisman A., Marques P.E. The immunology of B-1 cells: from development to aging. Immun Ageing, 2024, Vol. 21, 54. doi: 10.1186/s12979-024-00455-y.

33. Meher A.K., McNamara C.A. B-1 lymphocytes in adipose tissue as innate modulators of inflammation linked to cardiometabolic disease. Immunol. Rev., 2024, Vol. 324, no. 1, pp. 95-103.

34. Moro K., Yamada T., Tanabe M., Takeuchi T., Ikawa T., Kawamoto H., Furusawa J., Ohtani M., Fujii H., Koyasu S. Innate production of T(H)2 cytokines by adipose tissue-associated c-kit(+)Sca-1(+) lymphoid cells. Nature, 2010, Vol. 463, no. 7280, pp. 540-544.

35. Muñoz-Garcia J., Cochonneau D., Télétchéa S., Moranton E., Lanoe D., Brion R., Lézot F., Heymann M.F., Heymann D. The twin cytokines interleukin-34 and CSF-1: masterful conductors of macrophage homeostasis. Theranostics, 2021, Vol. 11, no. 4, pp. 1568-1593.

36. Nandi M., Moyo M.M., Orkhis S., Mobulakani J.M.F., Limoges M.A., Rexhepi F., Mayhue M., Cayarga A.A., Marrero G.C., Ilangumaran S., Menendez A., Ramanathan S. IL-15Ralpha-Independent IL-15 Signaling in NonNK Cell-Derived IFNgamma driven control of listeria monocytogenes Front. Immunol., 2021, Vol. 12, 793918. doi: 10.3389/fimmu.2021.793918.

37. Pridans C., Raper A., Davis G.M., Alves J., Sauter K.A., Lefevre L., Regan T., Meek S., Sutherland L., Thomson A.J., Clohisey S., Bush S.J., Rojo R., Lisowski Z.M., Wallace R., Grabert K., Upton K.R., Tsai Y.T., Brown D., Smith L.B., Summers K.M., Mabbott N.A., Piccardo P., Cheeseman M.T., Burdon T., Hume D.A. Pleiotropic impacts of macrophage and microglial deficiency on development in rats with targeted mutation og the Csf1r locus. J. Immunol., 2018, Vol. 201, pp. 2683-2699.

38. Ramond C., Berthault C., Burlen-Defranoux O., de Sousa A.P., Guy-Grand D., Vieira P., Pereira P., Cumano A. Two waves of distinct hematopoietic progenitor cells colonize the fetal thymus. Nat. Immunol., 2014, Vol. 15, pp. 27-35.

39. Sawai C.M., Babovic S., Upadhaya S., Knapp D.J., Lavin Y., Lau C.M., Goloborodko A., Feng J., Fujisaki J., Ding L., Mirny L.A., Merad M., Eaves C.J., Reizis B. Hematopoietic stem cells are the major source of multilineage hematopoiesis in adult animals. Immunity, 2016, Vol. 45, pp. 597-609.

40. Scott C.L., Zheng F., de Baetselier P., Martens L., Saeys Y., de Prijck S., Lippens S., Abels C., Schoonooghe S., Raes G., Devoogdt N., Lambrecht B.N., Beschin A., Guilliams M. Bone marrow derived monocytes give rise to self-renewing and fully differentiated Kupffer cells. Nat. Commun., 2016, Vol. 7, 10321. doi: 10.1038/ncomms10321.

41. Simic M., Manosalva I., Spinelli L., Gentek R., Shayan R.R., Siret C., Girard-Madoux M., Wang S., de Fabritus L., Verschoor J., Kerdiles Y.M., Bajenoff M., Stumm R., Golub R., van de Pavert S.A. Distinct waves from the hemogenic endothelium give rise to layered lymphoid tissue inducer cell ontogeny. Cell Rep., 2020, Vol. 32, 108004. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108004.

42. Stehle C., Rückert T., Fiancette R., Gajdasik D.W., Willis C., Ulbricht C., Durek P., Mashreghi M.F., Finke D., Hauser A.E., Withers D.R., Chang H.D., Zimmermann J., Romagnani C. T-bet and RORa control lymph node formation by regulating embryonic innate lymphoid cell differentiation. Nat. Immunol, 2021, Vol. 22, pp. 1231-1244.

43. Webster K.E., Kim H.O., Kyparissoudis K., Corpuz T.M., Pinget G.V., Uldrich A.P., Brink R., Belz G.T., Cho J.H., Godfrey D.I., Sprent J. IL-17-producing NKT cells depend exclusively on IL-7 for homeostasis and survival. Mucosal Immunol., 2014, Vol. 7, no. 5, pp. 1058-1067.

44. Winer H., Rodrigues G.O.L., Hixon J.A., Aiello F.B., Hsu T.C., Wachter B.T., Li W., Durum S.K. IL-7. Comprehensive review. Cytokine, 2022, Vol. 160, 156049. doi: 10.1016/j.cyto.2022.156049.

45. Xian L., Wu X., Pang L., Lou M., Rosen C.J., Qiu T., Crane J., Frassica F., Zhang L., Rodriguez J.P., Jia X., Yakar S., Xuan S., Efstratiadis A., Wan M., Cao X. Matrix IGF-1 maintains bone mass by activation of mTOR in mesenchymal stem cells. Nat. Med., 2012, Vol. 18, pp. 1095-1101.

46. Xu W., Cherrier D.E., Chea S., Vosshenrich C., Serafini N., Petit M., Liu P., Golub R., di Santo J.P. An Id2RFPreporter mouse redefines innate lymphoid cell precursor potentials. Immunity, 2019, Vol. 50, pp. 1054-1068.e3.

47. Yao G.Q., Troiano N., Simpson C.A., Insogna K.L. Selective deletion of the soluble Colony-Stimulating Factor 1 isoform in vivo prevents estrogen-deficiency bone loss in mice. Bone Res., 2017, Vol. 5, 170. doi: 10.1038/boneres.2017.22.

48. Yoshimoto M. The ontogent of murine B-1a cells. Int. J. Hematol., 2020, Vol. 11, no. 5, pp. 622-627.

49. Zeis P., Lian M., Fan X., Herman J.S., Hernandez D.C., Gentek R., Elias S., Symowski C., Knöpper K., Peltokangas N., Friedrich C., Doucet-Ladeveze R., Kabat A.M., Locksley R.M., Voehringer D., Bajenoff M., Rudensky A.Y., Romagnani C., Grün D., Gasteiger G. In situ maturation and tissue adaptation of type 2 innate lymphoid cell progenitors. Immunity, 2020, Vol. 53, pp. 775-792.e9.

50. Zhu Q., Gao P., Tober J., Bennett L., Chen C., Uzun Y., Li Y., Howell E.D., Mumau M., Yu W., He B., Speck N.A., Tan K. Developmental trajectory of prehematopoietic stem cell formation from endothelium. Blood, 2020, Vol. 136, pp. 845-856.