Ativação de células dendríticas na geração de células T CD8+ e T CD4+ anti-tumorais de memória

Abstract

According to the immunological surveillance hypothesis, the immune system is relevant against tumor growth. However, the immune response is not completely able to block all tumors. A possible explanation is that immune cells tolerization induced by the tumor immunosuppressive environment enables tumor development and decreases immune efficiency against the tumor. The aim of the present investigation was to better understand the in vivo antitumoral immune response as well as to identify mechanisms that play a role in modulating a reversion of tumor induced tolerance. To that end we used three experimental models: (1) Subcutaneous B16F10 tumor injection to analyze a polyclonal immune response, (2) subcutaneous B16OVA (OVA257-264 SIINFEKL) tumor injection with OT-1 cell adoptive transfer to study a T CD8+ anti-tumoral immune response and (3) construction and subcutaneous injection of a B16F10 expressing MHC class II restricted antigen (B16F10EaRed) with TEa cells adoptive transfer to study TCD4+ anti-tumoral immune response generation. The results using these models showed a reduced number of infiltrating cells in the peritumoral area as well as a decreasing cell number in tumor draining lymph nodes as tumor grew. These findings suggested cell traffic interruption between lymph nodes and primary tumor site. Likewise, CD86 expression in dendritic cells (DCs) was decreased with tumor growth. An increased precursor frequency of anti-tumoral T CD8+ cell in the B16OVA system arrested tumor growth, but did not completely prevent it. A stronger tumor immune response was achieved with injection of intra-tumoral TLR-4 ligand, the E. coli lipopolysacharide (LPS), however only during a specific window of time after tumor injection. The B16EaRed system showed that antigen accessibility by DCs is crucial to stimulate a T CD4+ anti-tumoral immune response; as a result, there was a higher TEa cell proliferation against tumor lisates than whole tumor cells. When tumor cells were induced to undergo necrosis or apoptosis and injected subcutaneously, the result was higher percentage of CD11c+ YAe+ CD86+ cells. There was more TEa cells proliferation in draining lymph nodes from mice injected with apoptotic or necrotic cells, showing a proliferation peak at day nine after tumor injection. However, it was observed a cell contraction three days after. TEa cell division decreased gradually throughout time, suggesting there was limited antigen cell presentation in all experimental models studied. TEa cell memory differentiation was also observed in the three treatments, with emphasis in the animals that received necrotic or apoptotic tumor cells. However, the TEa cells were not able arrest tumor growth when B16EaRED was injected live. Together, these results suggest that the decrease in antigen presentation and co-stimulation throughout time, negatively affects T cell memory differentiation. The results point out that whole tumor does not deliver enough signals to generate anti-tumoral T cells with memory phenotype capable of blocking tumor growth. Contrarily, the tumor seems to create an environment that does not allow immune response, avoiding cell traffic between the draining lymph node (DLN) and the tumor site, decreasing CD86 expression on DCs cells in DLN. In addition, signals delivered by death cells simulating apoptosis or necrosis increased tumor antigen presentation and co-stimulation, but did not replace LPS delivered signals that were efficient to revert immunossupression.

De acordo com a hipótese da vigilância imunológica, o sistema imune é relevante no controle do crescimento tumoral. Entretanto, a resposta imune não é capaz de barrar a progressão de todos os tumores. Uma possível explicação para isso é a tolerização das células imunes proporcionada pelo ambiente imunossupressor gerado por tumores, favorecendo seu desenvolvimento e diminuindo a eficácia da resposta imune contra o tumor. O presente estudo visou analisar a formação de respostas imunes anti-tumorais in vivo, bem como identificar mecanismos capazes de reverter a tolerância induzida pelo tumor à resposta imune. Para realizar este trabalho foram usados três sistemas experimentais: (1) injeção subcutânea de tumor B16F10 para análise da resposta imune policlonal, (2) injeção subcutânea de B16OVA (OVA257-264 SIINFEKL) com transferência adotiva de células OT-I para o estudo da geração de resposta de células T CD8+ e (3) construção e injeção subcutânea de uma linhagem de B16F10 expressando um antígeno restrito ao MHC classe II (B16EaRFP) com transferência adotiva de células TEa para o estudo da geração de resposta anti-tumoral de células T CD4+. Com estes modelos experimentais foi observada diminuição de células no infiltrado peritumoral e da celularidade nos linfonodos drenantes (LND) à medida que o tumor B16F10 cresce, sugerindo uma interrupção do trânsito de células imunes do sítio tumoral para o LND. A expressão de CD86 nas células dendríticas (DCs) nos linfonodos diminui com o crescimento tumoral. Com a elevação da freqüência precursora de células T CD8+ anti-tumorais no sistema B16OVA, o crescimento tumoral foi retardado mas não barrado por completo. A melhora significante da resposta contra o tumor foi obtida com a injeção intratumoral de um ligante de TLR-4, o lipopolissacarideo de E. coli (LPS), mas apenas quando foi injetado via intratumoral, após o estabelecimento do tumor in vivo. O sistema B16EaRFP revelou que a acessibilidade do antígeno às células dendríticas é importante na estimulação da resposta T CD4+ anti-tumoral, resultando em maior proliferação de células TEa em resposta ao tumor lisado versus o tumor vivo. Quando as células tumorais foram induzidas a necrose e apoptose e injetadas subcutaneamente, houve maior porcentagem de células CD11c +YAe+ CD86+. Observou-se maior proliferação de células TEa nos linfonodos drenantes no grupo de camundongos injetados com células tumorais mortas por necrose, com um pico nove dias após a injeção tumoral, mas já apresentando contração após três dias. A divisão das células TEa também diminui gradualmente ao longo do tempo, sugerindo que nos três casos há apresentação limitada de antígeno. A diferenciação das células TEa em fenótipo de memória foi observada nos três tratamentos, com mais ênfase nos animais que receberam tumor induzido a necrose e apoptose. Contudo, as células TEa não foram capazes de fornecer ajuda para interromper o crescimento tumoral quando o B16EaRED foi injetado vivo. Em conjunto, os resultados sugerem que a diminuição da apresentação de antígeno e de co-estimulação ao longo do tempo impedem a diferenciação das células T em células de memória eficazes. Os resultados indicam que o tumor intacto não fornece sinais suficientes para a geração de células T de memória anti-tumoral para impedir o crescimento tumoral. Ao contrário, o tumor parece gerar um ambiente que não favorece a resposta imune, impedindo o trânsito de células imunes entre o LND e o sitio tumoral, diminuindo a expressão de CD86 em DCs no LND. Ainda, sinais fornecidos por células induzidas a apoptose ou necrose aumentam a apresentação de antígenos tumorais e os níveis de co-estimulação, embora não substituam os sinais fornecidos pelo LPS, capazes de reverter o quadro imunossupressor.