c-Kit/CD117とmTORの逆の関係が重度の外傷後の後期にNK細胞の制御異常をもたらす

An Inverse Relationship Between c-Kit/CD117 and mTOR Confers NK Cell Dysregulation Late After Severe Injury.

• Björn Bösken
• Monika Hepner-Schefczyk
• Sonja Vonderhagen
• Marcel Dudda
• Stefanie B Flohé

抄録

大規模な外傷による組織損傷は、免疫系の制御異常を引き起こす。重度の全身性炎症は傷害後早期に発生します。その後、生命を脅かす日和見感染症のリスクが高まり、外傷後1週目の終わりに最高潮に達する。CD56 ナチュラルキラー（NK）細胞は、インターロイキン（IL）12に反応してインターフェロン（IFN）γを速やかに放出するため、感染症に対する防御において重要な役割を果たしている。NK細胞は、IL-12/IFN-γ軸の乱れに起因する重度の損傷後のIFN-γ合成に障害があります。これにより、循環因子がNK細胞の外因性抑制を媒介していると考えられます。しかし、外傷後8日目にはNK細胞が刺激性サイトカインに反応しなくなるという未知のメカニズムが明らかにされています。本研究では、このような大規模外傷後の遅いNK細胞の内因性抑制の起源を明らかにした。重症外傷後8日目の患者と健常者から末梢血単核球（PBMC）を分離し、不活性化サイトカインで刺激した。CD56 NK細胞による多様なサイトカイン受容体の発現、細胞内シグナル分子の発現、およびIFN-γの分泌を調べた。刺激後、患者のNK細胞はc-kit/CD117の発現量が増加し、IFN-γ合成およびIL-12受容体(IL-12R)β2発現とは逆相関した。IL-15の補充と形質転換成長因子受容体(TGF-βR)Iの阻害はCD117の発現を減少させ、IL-12Rβ2とIFN-γのレベルを増加させた。患者のNK細胞は、哺乳類のラパマイシン標的（mTOR）のリン酸化の減少を示した。IL-15の添加は少なくとも部分的にmTORのリン酸化を回復させ、IL-12Rβ2の発現を増加させた。重度の損傷後のmTORリン酸化の低下は、血清因子によって誘導されず、細胞内に存在するものであった。健康なドナーの精製NK細胞のmTORをラパマイシンで阻害するとIFN-γの合成が低下した。このように、微生物チャレンジに応答してmTORのリン酸化が損なわれることは、外傷後のNK細胞の制御異常の根底にある細胞内機序に寄与していることを示している。重度の外傷後のNK細胞のmTORリン酸化能の回復とTGF-βRIシグナル伝達の抑制は、日和見感染症に対する免疫防御を改善する可能性があると考えられる。

Major trauma-induced tissue injury causes a dysregulation of the immune system. Severe systemic inflammation occurs early after the insult. Later on, an enhanced risk for life-threatening opportunistic infections develops that culminates at the end of the first week after trauma. CD56 Natural killer (NK) cells play a key role in the defense against infection due to their rapid release of Interferon (IFN) γ in response to Interleukin (IL) 12. NK cells are impaired in IFN-γ synthesis after severe injury due to a disturbed IL-12/IFN-γ axis. Thereby, a circulating factor mediates extrinsic suppression of NK cells. Yet unknown cell-intrinsic mechanisms manifest by day 8 after trauma and render NK cells unresponsive to stimulatory cytokines. In the present study, we investigated the origin of such late NK cell-intrinsic suppression after major trauma. Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were isolated from patients 8 day after severe injury and from healthy control subjects and were stimulated with inactivated . The expression of diverse cytokine receptors, intracellular signaling molecules, and the secretion of IFN-γ by CD56 NK cells were examined. After stimulation with , NK cells from patients expressed enhanced levels of c-kit/CD117 that inversely correlated with IFN-γ synthesis and IL-12 receptor (IL-12R) β2 expression. Supplementation with IL-15 and inhibition of the transforming growth factor receptor (TGF-βR) I reduced CD117 expression and increased the level of IL-12Rβ2 and IFN-γ. NK cells from patients showed reduced phosphorylation of mammalian target of rapamycin (mTOR). Addition of IL-15 at least partly restored mTOR phosphorylation and increased IL-12Rβ2 expression. The reduced mTOR phosphorylation after severe injury was cell-intrinsic as it was not induced by serum factors. Inhibition of mTOR in purified NK cells from healthy donors by rapamycin decreased the synthesis of IFN-γ. Thus, impaired mTOR phosphorylation in response to a microbial challenge contributes to the cell-intrinsic mechanisms that underlie NK cell dysregulation after trauma. Restoration of the mTOR phosphorylation capacity along with inhibition of the TGF-βRI signaling in NK cells after severe injury might improve the immune defense against opportunistic infections.

Copyright © 2020 Bösken, Hepner-Schefczyk, Vonderhagen, Dudda and Flohé.