Subpoblaciones de células NK: cambios con la inmunosenescencia

Abstract

La inmunosenescencia se define como un deterioro progresivo de la función inmune asociada a la edad, este estado produce cambios que dan lugar a una remodelación del sistema inmunológico que afecta a la inmunidad innata y adaptativa. Sin embargo, además del envejecimiento “per se” como un factor inductor de estos cambios, las células del sistema inmune sufren un tipo de inmunosenescencia prematura en diversas situaciones de activación crónica del sistema inmune, como infecciones virales, enfermedades autoinmunes y cáncer. En este trabajo analizamos el efecto de la edad, la infección por citomegalovirus (CMV) y el impacto de la leucemia mieloide crónica (LMC) sobre la frecuencia, fenotipo y función de subpoblaciones de células NK. Nuestros resultados confirman la disminución de la subpoblación de células NK CD56bright asociada al envejecimiento y el incremento de la subpoblación CD56-CD16+, así como un incremento de la expresión de CD57 en las subpoblaciones de células NK CD56dimCD16+ y CD56-CD16+. En individuos jóvenes, la seropositividad a CMV no afecta la distribución de las subpoblaciones NK CD56bright, CD56dimCD16+ y CD56-CD16+, mientras que se asocia a un incremento de la expresión de CD57 en las subpoblaciones de células NK CD56dimCD16+ y CD56-CD16+. El estudio de otros receptores NK en estas subpoblaciones celulares muestra una menor expresión de DNAM-1 en células NK CD56dim relacionada con el envejecimiento en individuos CMV seropositivos. Asimismo, la comparación de la expresión de receptores, en subpoblaciones NK de individuos jóvenes según la infección por CMV, muestra un aumento de NKp46 en la subpoblación NK CD56bright y una disminución de la expresión de NKp30 en células NK CD56dim. El descenso de la expresión de NKp30 asociado a la infección por CMV y el descenso de la expresión de DNAM-1 asociado a la edad se observan especialmente en las subpoblaciones de células que coexpresan CD57+. La expresión de NKp46 y NKp30 es menor en células NK CD56dimCD57+ que en las células CD56dimCD57-, mientras que la expresión de DNAM- 1 es mayor en células NK CD57+. La activación in vitro de células NK por IL-2 aumenta la expresión de NKp46 y NKp30 tanto en la subpoblación CD56dimCD57+ como en la CD56dimCD57-. Por otro lado, hemos estudiado la expresión de los receptores inhibidores CD300a y CD161 en células NK en relación con la edad y el seroestatus CMV. El receptor inhibidor CD300a es expresado por la mayoría de las células NK, si bien las células NK CD56bright expresan niveles más altos de CD300a que las células NK CD56dim. La edad se asocia con un aumento en la expresión de CD300a. La expresión de CD161 en células NK CD56dim se encuentra disminuida en jóvenes CMV seropositivos en comparación con jóvenes CMV seronegativos. En las células NK CD56dim, la seropositividad al CMV se asocia a un mayor porcentaje de células CD57+CD300a+ y una reducción en el porcentaje de células CD161+CD300a+. El estudio de los factores de transcripción T-bet y Eomes en células NK en relación con la edad y la seropositividad al CMV, muestra una disminución de T-bethi en células NK CD56dimCD57+ de individuos jóvenes CMV seropositivos, mientras que la expresión de Eomes aumentó con la seropositividad al CMV en CD56bright de individuos de mediana edad y en CD56dimCD57+/-de individuos jóvenes. La expresión de Eomes disminuyó con el envejecimiento en todos los subconjuntos de células NK de los tres grupos de edad. Por último, hemos analizado la expresión de receptores y marcadores de activación y de diferenciación en las subpoblaciones de células NK CD56bright y CD56dim en pacientes con leucemia mieloide crónica (LMC) tratados con inhibidores de tirosina kinasas (tyrosine kinase inhibitors, TKI). Mientras que encontramos diferencias significativas en el fenotipo y la función de las células NK entre individuos sanos de mediana edad y ancianos, las células NK de pacientes con LMC tratados con TKI no muestran diferencias significativas relacionadas con la edad en la mayoría de los parámetros estudiados, lo que indica que la edad no es una limitación de la recuperación de células NK después del tratamiento con TKI. Nuestros resultados también revelan diferencias en la expresión de receptores NK, marcadores de activación y ensayos funcionales (expresión de CD107a e IFN-γ en células NK estimuladas con la línea celular K562) en células NK de pacientes con LMC tratados con TKI en comparación con controles sanos de la misma edad. En conclusión, tomados en conjunto, estos resultados, indican que la edad y la infección por CMV inducen cambios significativos en la expresión de receptores NK, sugerimos varios enfoques como la determinación del CMV o terapias inmunomoduladoras que pueden facilitar el estudio y manejo clínico, especialmente en individuos de edad avanzada. Además, hemos identificado que en pacientes con LMC tratados con TKI, la edad no es una limitación para la recuperación de los receptores de células NK, lo que permite considerar la posibilidad de potenciar la actividad citotóxica de estas células en futuros tratamientos, especialmente en pacientes de mayor edad, para conseguir una remisión más efectiva de la enfermedad después del cese del tratamiento con TKI.

Immunosenescence is defined as a progressive deterioration of the immune function associated with age, this state produces changes that result in a remodeling of the immune system that affects the innate and adaptive immunity. However, in addition to aging "per se" as a factor that induces these changes, the cells of the immune system suffer a type of premature immunosenescence in various situations of chronic activation of the immune system, such as viral infections, autoimmune diseases and cancer. In this paper we analyze the effect of age, cytomegalovirus (CMV) infection and the impact of chronic myeloid leukemia (CML) on the frequency, phenotype and function of NK cell subpopulations. Our results confirm the decrease of the subpopulation of CD56bright NK cells associated with aging and the increase of the CD56-CD16+ subpopulation, as well as an increase in the expression of CD57 in the subpopulations of NK CD56dimCD16+ and CD56-CD16+ cells. In young individuals, seropositivity to CMV does not affect the distribution of the NK CD56bright, CD56dimCD16+ and CD56-CD16+ subpopulations, whereas it is associated with an increase in CD57 expression in the subpopulations of CD56dimCD16+ and CD56-CD16+ NK cells. The study of other NK receptors in these cellular subpopulations shows a lower expression of DNAM-1 in CD56dim NK cells related to aging in CMV seropositive individuals. Besides, the comparison of activation receptors expression in NK subpopulations of young individuals shows an increase of NKp46 in the NK CD56bright subpopulation and a decrease in the expression of NKp30 in CD56dim NK cells. The decrease in NKp30 expression was associated with CMV infection only and the decreases in age-associated expression of DNAM-1 were observed especially in subpopulations of cells co-expressing CD57. The expression of NKp46 and NKp30 were lower in NK CD56dimCD57+ cells than in CD56dimCD57-cells, while the expression of DNAM-1 is higher in CD57+ NK cells. The in-vitro activation of NK cells by IL-2 increases the expression of NKp46 and NKp30 in both subpopulation CD56dimCD57+ and the CD56dimCD57-. On the other hand, we have studied the expression of inhibitory receptors CD300a and CD161 in NK cells in relation to age and CMV seroestatus. The CD300a is expressed by most NK cells, showing higher levels of expression in CD56bright NK cells than NK CD56dim cells. Age is associated with an increase in CD300a expression. The expression of CD161 in NK CD56dim cells is decreased in young seropositive CMV compared to young seronegative CMV. In NK CD56dim cells, CMV seropositivity is associated with a higher percentage of CD57+CD300a+ cells and a reduction in the percentage of CD161+CD300a+ cells. The study of T-bet and Eomes transcription factors in NK cells in relation to age and seropositivity to CMV showed a decrease in T-bethi in NK CD56dimCD57+ cells of Young seropositive CMV individuals, while the expression of Eomes increased with CMV seropositivity in CD56bright of middle-aged individuals and in CD56dimCD57+/-of Young individuals. The expression of Eomes decreased with aging in all subsets of NK cells of the three age groups. Finally, we have analyzed the expression of receptors and markers of activation and differentiation in the subpopulations of CD56bright NK cells and CD56dim in patients with chronic myeloid leukemia (CML) treated with tyrosine kinase inhibitors (TKI). While we found significant differences in the phenotype and function of NK cells between healthy middle-aged and elderly individuals, NK cells from patients with CML treated with TKI do not show significant age-related differences in most of the parameters studied, which indicates that age is not a limitation of NK cell recovery after treatment with TKI. Our results also reveal differences in the expression of NK receptors, activation markers and functional assays (expression of CD107a and IFN-γ in NK cells stimulated with the K562 cell line) in NK cells from patients with CML treated with TKI compared with healthy controls of the same age. In conclusion, taken together, these results indicate that age and CMV infection induce significant changes in the expression of NK receptors. We suggest several approaches such as the determination of CMV or immunomodulatory therapies that can facilitate the study and the clinical management, especially in elderly individuals. In addition, we have identified that in patients with CML treated with TKI, age is not a limitation for the recovery of NK cell receptors, which allows us to consider the possibility of enhancing the cytotoxic activity of these cells in future treatments, especially in older patients, to achieve a more effective remission of the disease after cessation of treatment with TKI.