Na blootstelling aan hydrocortison en dexamethason, worden thymocyten apoptotisch en ondergaan celdood . Of geslachtssteroïden al dan niet het verlies van thymocyten door apoptose veroorzaken, werd onderzocht in een aantal studies waarin dieren aan oestrogeentoediening werden onderworpen. Helaas waren de resultaten opmerkelijk door hun gebrek aan consensus. Oestrogeen behandeling resulteerde in sommige studies in een toename van de mate van thymocyten apoptose, terwijl in andere rapporten, oestrogeen behandeling weinig of geen bewijs van apoptotische dood opleverde. In een verdere studie van het fenomeen ontdekten Zoller et al. dat zwangere muizen een uitgebreid verlies van thymocyten en thymische involutie ondergaan zonder dat er ooit thymocytenapoptose optreedt. Bij zwangere muizen varieert het oestrogeengehalte tussen 7 ng/ml en 13 ng/ml. Studies die een hoge incidentie van thymocytenapoptose rapporteerden, injecteerden de dieren met niveaus van oestrogeen die deze waarden ver overschreden. Dus, zonder bewijs dat fysiologische niveaus van oestrogeen apoptose veroorzaken, kan dit proces worden uitgesloten als de reden voor thymische involutie en thymocyten verlies.
Sommige onderzoekers hebben voorgesteld dat thymocyten verlies plaatsvindt omdat oestrogeen de T-cel productie blokkeert op het precursor niveau. Deze veronderstelling kwam voort uit een studie waarin oestrogeenbehandeling resulteerde in een toename van de niveaus van de vroegste CD44+ progenitors en een depletie van alle gedefinieerde thymocyte subsets van CD4+ en CD8+ T-cellen. Andere onderzoekers hebben voorgesteld dat thymische involutie te wijten is aan een oestrogeen-geïnduceerde vermindering van vroege thymische progenitors . Deze studies suggereren de mogelijkheid dat het verlies van thymocyten het resultaat is van een verandering in de T-cel productie.
Martin e.a., observeerden met behulp van licht- en elektronenmicroscopie een door oestrogeen geïnduceerd verlies van thymocyten in de subcapsulaire en diepe cortex van de thymus van de rat. In het medullaire gebied vonden zij bewijs van een toename in de vasculaire permeabiliteit van bloedvaten die zich in de buurt van de corticomedullaire junctie bevonden. Lymfocyten werden vaak gezien migrerend door de vergrote wanden van deze bloedvaten. Zij concludeerden dat “het vrijkomen van lymfocyten uit de thymus de voornaamste factor lijkt te zijn die de involutie van de thymus induceert”. Anderen hebben waargenomen dat de lymfevaten in involueerde thymussen vol zitten met lymfocyten (T-cellen).
Hoewel zij niet als zodanig zijn geïdentificeerd, zouden deze lymfevaten efferente lymfevaten moeten zijn, daar de thymus de afferente variëteit mist, een belangrijk onderscheid.
Oner en Ozan rapporteerden dat langdurige behandeling van vrouwelijke ratten met ofwel testosteron ofwel oestrogeen (dagelijks gedurende 3 weken) uitgebreide thymische involutie veroorzaakte. Deze involutie ging gepaard met een verlies van thymocyten in de subcapsulaire regio en in de diepe cortex. De bloedvaten in de thymische medulla werden ook vergroot, zoals werd opgemerkt in het rapport van Martin et al. De meest significante bevinding van Oner en Ozan was echter de identificatie van mestcellen in het bindweefsel van het thymisch kapsel en in de stroma van de thymische medulla. Bij onbehandelde controleratten waren de mestcellen dun verspreid, terwijl ze bij de met steroïden behandelde dieren in aantal toenamen en vaak in klonters werden gevonden. Het feit dat mestcellen vaatverwijdende stoffen afscheiden laat weinig twijfel bestaan over de oorzaak van de toegenomen vasculaire permeabiliteit; dit kan de reden zijn waarom onvolledige thymussen vol zaten met lymfocyten. Wat de identiteit van deze lymfocyten betreft, bleek uit studies van met oestrogeen geïnjecteerde en in de thymus geïmplanteerde naakte muizen dat “thymocytenverlies” het resultaat was van de afscheiding van twee subsets van DN T-cellen . Eén subset had een typische αβ T-cel receptor (TCR), en de andere had een unieke γδ TCR.
T-cel productie
De thymusklier bestaat uit twee afzonderlijke lobben, elk bestaande uit een centrale medulla en een buitenste cortex. Twee lagen bindweefsel, gescheiden door een sinus, omsluiten beide kwabben. Bij de meeste soorten geeft het kapsel aanleiding tot trabeculae die in de cortex doordringen en eindigen bij de corticomedullaire verbinding, waardoor een structurele verbinding met de medulla ontstaat. Een keldermembraan ondersteunt een gespecialiseerd, afgeplat epitheel dat de subcapsule en de trabeculae bekleedt. Slagaders lopen binnen het kapsel en komen dan als arteriolen de cortex binnen of gaan verder binnen de trabeculae tot zij de corticomedullaire verbinding bereiken, waar zij overgaan in de medulla. Arteriolen worden geleidelijk kleiner en gaan verder door de thymus als capillairen, waarbij ze uiteindelijk veranderen in veneuze capillairen en vervolgens worden vergroot om postcapillaire venulen (PCV’s) te vormen. Deze venulen leiden uiteindelijk tot grote bloedvaten die terugreizen naar de trabeculae, waar zij in de nabijheid van de inkomende slagaders vertrekken.
De verdeling van bloed- en lymfevaten (LV’s) is niet uniform. Zo ontbreken in de cortex PCV’s, terwijl de medulla een groot aantal bevat. Bovendien bevat de cortex een klein contingent vertakte LVs, die zich vooral in het subcapsulaire gebied bevinden . Deze vaten strekken zich uit tot in het kapsel en het extralobulaire gebied en staan in verbinding met efferente lymfevaten (ELV’s) . In de medulla zijn de LV’s talrijker en gelokaliseerd in het gebied van de corticomedullaire junctie. Deze verbinden zich met ELV’s in de trabeculae. Mestcellen zijn afwezig in de cortex, maar worden dichtbij gevonden in het bindweefsel van het kapsel. In de medulla bevinden zich mestcellen in de nabijheid van zowel LVs als PCVs . Opmerkelijk is dat in de onvolledige thymus het aantal mestcellen aanzienlijk is toegenomen.
T-cel progenitors geproduceerd in het beenmerg bereiken de thymus via de arteriële tak van het bloedvatenstelsel. Bij binnenkomst in de klier reizen zij door arteriolen en arteriële en veneuze haarvaten tot zij bij de PCV’s aankomen. De progenitorcellen gaan dan over in het thymisch stroma, via een proces dat extravasatie of diapedese wordt genoemd. Diapedese vindt plaats in vaten met wanden van endotheel en zonder een musculaire laag, zoals PCV’s en LV’s. Endotheelcellen zijn uniek in die zin dat lymfocyten in staat zijn zich tussen de cellulaire knooppunten te nestelen en vervolgens in of uit het thymische stroma te gaan. De beweging van lymfocyten wordt geholpen door oestrogeen-geactiveerde mestcellen door hun productie van histamine en serotonine, die op hun beurt een verbreding van de cellulaire juncties van de endotheelcellen veroorzaken. Diapedese in PCV’s is unidirectioneel en beperkt tot lymfocytenbeweging van het lumen naar de thymus . Voor de passage uit de thymus, de T-cellen gebruik maken van LVs , omdat deze in staat zijn van omgekeerde diapedesis .
Figuren 1 en 2 zijn grafische voorstellingen van thymocyte ontwikkeling in pre- en postpuberale muizen. Getoond in elke figuur zijn vier ruimtelijk gedefinieerde ontwikkelingsstadia in de cortex die Lind en collega’s in kaart hebben gebracht met behulp van de progenitor merkers, CD117 en CD25. Differentiële expressie van deze twee merkers weerspiegelt ontwikkelingsveranderingen in de thymocyten als zij zich van de corticomedullary junction naar buiten bewegen in de cortex. In dit proces wordt de verplaatsing van de thymocyten voor een groot deel ondersteund door een interactie tussen chemokines, geproduceerd door corticale epitheelcellen in specifieke gebieden van de cortex, en thymocytaire chemokinereceptoren. Stadium 1 (CD117+CD25-) begint bij de corticomedullaire junctie en wordt gekenmerkt door thymocyten met multilineage potentieel. Deze cellen geven niet alleen aanleiding tot T-lymfocyten, maar kunnen zich ook ontwikkelen tot B-lymfocyten, dendritische cellen en NK-cellen. Cellen die stadium 2 bereiken (CD117+CD25+) hebben niet langer het vermogen om B-lymfocyten en NK-cellen te worden, maar kunnen wel aanleiding geven tot αβ T-cellen, γδ T-cellen en dendritische cellen. In dit stadium wordt intracellulair CD3ε-eiwit gedetecteerd. Bovendien vindt in stadium 2 een aanzienlijke proliferatie van thymocyten plaats. Cellen die stadium 3 bereiken (CD117-CD25+) zijn gecommitteerd aan de T-cel lineage. Intracellulaire CD3ε-eiwitsynthese gaat onverminderd door. TCR β-eiwit wordt in dit stadium voor het eerst gedetecteerd. Cellen die productieve herschikkingen van TCR β met een α-keten tot expressie brengen, worden geselecteerd voor proliferatie en gaan door naar stadium 4, een proces dat β-selectie wordt genoemd. In stadium 4 (CD117-CD25-) hebben thymocyten de subcapsulaire regio van de cortex bereikt met hun TCR op zijn plaats en γ- en δ-bindende componenten toegevoegd aan het CD3-complex. De meeste hebben het αβ TCR ontwikkelingstraject doorlopen en worden gekarakteriseerd als αβ CD4-CD8- dubbel-negatieve (DN) T-cellen. Thymocyten die een γδ TCR hebben ontwikkeld, worden γδ DN T-cellen genoemd. Hun aantal bedraagt 5-10 % van het totaal aantal DN T-cellen.
Voorgestelde paden voor de productie van T-cellen bij prepuberale muizen. Progenitorcellen komen de thymus binnen via postcapillaire venulen (PCV’s) in de medulla en verlaten als T-cellen de thymus via efferente lymfevaten (ELV’s) in de subcapsulaire cortex en in de medulla. Bij prepuberale muizen doorloopt de meerderheid van de thymocyten de klassieke ontwikkelingsweg en komen als SP T-cellen het lymfestelsel (LS) binnen (zwarte pijlen) via ELV’s die zich in de medulla bevinden. Minder grote aantallen thymocyten komen als DN T-cellen het LS binnen (gestippelde zwarte pijlen) via ELV’s in de subscapulaire regio
Voorgestelde routes voor de aanmaak van T-cellen bij postpuberale muizen. Progenitorcellen komen de thymus binnen via postcapillaire venulen (PCV’s) in de medulla en verlaten als T-cellen de thymus via efferente lymfevaten (ELV’s) in de subcapsulaire cortex en in de medulla. Bij postpuberale muizen resulteert mastcelactivering (rode stippen) in grote aantallen thymocyten die de klassieke route verlaten als DN T-cellen en de LS binnenkomen (ononderbroken rode pijlen) via ELV’s die zich in het subcapsulaire gebied bevinden. Minder thymocyten blijven in de klassieke route en komen de LS binnen (gestippelde rode pijlen) als SP T-cellen via ELV’s in de medulla
DN T-celroute
Gamma/delta T-cellen worden na stadium 4 van ontwikkeling niet meer in de thymus aangetroffen. Dit suggereert: 1) een afwezigheid van thymisch weefsel specifiek gewijd aan de voortzetting van hun chemokine-gefaciliteerde reis; en 2) een grote waarschijnlijkheid dat zij de thymus verlaten direct nadat zij zijn geproduceerd. Lymfevaten in de nabijheid in de subcapsulaire cortex zijn zeer waarschijnlijk hun vertrekpunt. Bij muizen is de DN-route kort na de geboorte operationeel, waarbij DN T-cellen worden aangetroffen in de lever en de milt van vier dagen oude dieren. Met name het niveau van αβ DN T-cellen overtreft dat van γδ DN T-cellen met een factor van 4:1. Weergegeven in Fig. 1 zijn de voorgestelde uittredingswegen van γδ DN T-cellen en αβ DN T-cellen in prepuberale muizen. Zoals aangegeven verlaten de meeste T-cellen de thymus via ELV’s die zich in de medulla bevinden (zwarte pijlen). Echter, in postpuberale muizen (Fig. 2) verlaat een groot aantal γδ DN T-cellen en αβ DN T-cellen de thymus via ELVs gelegen in de subcapsulaire cortex (ononderbroken rode pijlen) als gevolg van een sex steroïd-geïnduceerde activatie van thymische mestcellen.
Estrogen activatie van mestcellen vindt plaats via een membraan-geassocieerde (niet-genomische) oestrogeen receptor-α (ER-α) . Deze activering resulteert in een instroom van extra-cellulair calcium en de synthese en afgifte van korrels histamine en serotonine . Mastcelactivering kan worden bereikt met concentraties van oestrogeen tussen 10-11 M en 10-9 M (2,7 pg/ml tot 270 pg/ml) . Activering door testosteron vereist niveaus die 10 keer zo hoog zijn als die van oestrogeen . Activering door het zwakke androgeen, dehydroepiandrosteron (DHEA), vereist niveaus die 1000 maal zo hoog zijn als die van oestrogeen . Dihydrotestosteron (DHT) is ook een mestcelactivator . Progesteron is een remmer van oestrogeen activatie.
In postpuberale dieren, bereiken endogene sex steroïden niveaus die volledig in staat zijn om thymische mestcellen te activeren. Bijvoorbeeld, circulerende niveaus van testosteron in mannelijke muizen en ratten zijn gemiddeld 18.7 ng/ml en 5.8 ng/ml, respectievelijk. Bij niet-zwangere vrouwelijke muizen en ratten bedraagt het oestrogeenniveau 66 pg/ml en 30,6 pg/ml, respectievelijk, en bij zwangere muizen varieert het oestrogeenniveau van 7 ng/ml tot 13 ng/ml. Sterke aanwijzingen dat de ER-α een rol speelt bij de door oestrogeen veroorzaakte involutie van de thymus zijn afkomstig van studies met oestrogeen receptor knock-out muizen (ERKO). In deze dieren is de ER-α niet functioneel; bijgevolg ondergaat de thymus slechts minimale oestrogeen-geïnduceerde involutie.
Classic T-cell pathway
In tegenstelling tot het lot van γδ DN T-cellen, behouden αβ DN T-cellen de mogelijkheid om hun ontwikkeling in de thymus voort te zetten. Deze keuze wordt uitgeoefend wanneer CD4 en CD8 markers tot expressie komen, en αβ DN T-cellen CD4+ CD8+ dubbel-positieve (DP) T-cellen worden. Wanneer van deze mogelijkheid gebruik wordt gemaakt, verliezen DP T-cellen blijkbaar de mogelijkheid om toegang te krijgen tot de DN pathway. Dit is ofwel omdat zij daartoe beperkt zijn, ofwel omdat zij het gebied van de subcapsulaire LV’s hebben verlaten. De groep van Abo rapporteert een totale afwezigheid van DP T-cellen in de pool van SP T-cellen en DN T-cellen die gevonden worden in de lever van oestrogeen geïnjecteerde muizen. In het volgende ontwikkelingsstadium ondergaan DP T-cellen positieve selectie, een procedure die gepaard gaat met de productie van twee subsets van single-positive (SP) MHC beperkte T-cellen. Deze subsets zijn CD4+ (klasse II MHC-beperkte) en CD8+ (klasse I-MHC-beperkte) T-cellen, en als zodanig gaan zij verder naar de medulla. Hier ondergaan zij negatieve deletie, een proces waarbij hun αβ TCR’s worden blootgesteld aan ectopische zelfantigenen. De productie van deze antigenen staat onder leiding van de auto-immuun regulator (Aire) promotor. Volgroeide CD4+ Helper, CD4+ CD25+ Foxp3+ Regulatoire, en CD8+ Cytotoxische T-cellen verlaten de thymus via LVs die zich in de medulla bevinden (Fig. 1, ononderbroken zwarte pijlen; Fig. 2, gestippelde rode pijlen).
Interactie tussen DN en SP pathways
Opgemerkt moet worden dat de permeabiliteit van alle LVs en PCVs wordt verhoogd door de gecombineerde werking van sex steroïden en mestcellen. Dit resulteert in een verhoogde intrede van T-cel progenitors en een verhoging van de uittreedsnelheid van DN T-cellen. Om een indruk te krijgen van het aantal thymocyten dat de thymus verlaat via de DN route, hoeft men alleen maar het totale aantal thymocyten te meten voor en na castratie. Gelukkig is dit door een aantal onderzoekers gedaan. Pesic et al. rapporteerden bijvoorbeeld dat het aantal thymocyten in castraat en intacte 60 dagen oude mannelijke Albino-Oxford ratten respectievelijk 1050 × 106 en 650 × 106 bedroeg. Dit zou suggereren dat mastcelactivering de uittreding van 38 % van het totaal aantal thymocyten heeft vergemakkelijkt. Met name werd gemeld dat deze thymocyten afkomstig waren uit de cortex. In een studie van intacte en gecastreerde 60 dagen oude vrouwelijke Sprague-Dawley ratten gaven de resultaten aan dat oestrogeen 44 % van het totaal aantal thymocyten deed uittreden via de DN-route. De resultaten van een derde onderzoek met volwassen mannelijke en vrouwelijke Wistar-albino-ratten toonden aan dat testosteron en oestrogeen een vermindering van respectievelijk 31 % en 30 % van het totaal aantal thymocyten tot gevolg hadden. Deze studies tonen het effect aan van geslachtssteroïden bij het veranderen van de dynamiek van de T-celproductie. In het castraat dier produceert de thymus voornamelijk SP T-cellen. Hun productietijd bedraagt 3-5 dagen in de cortex en 12-16 dagen in de medulla , voor een totaal van ~21 dagen. In het intacte dier verlaat een aanzienlijk aantal DN T-cellen de thymus via de DN-route. Hun totale productietijd bedraagt 3-5 dagen. In deze dieren duidt de melding van een vermindering van de thymocytenniveaus van ~ 35 % er sterk op dat de vervanging van progenitorcellen geen gelijke tred houdt met de DN T-celproductie.
Pesic et al. maten ook thymocytenniveaus in de cortex en medulla van intacte en castraat mannelijke ratten. Met deze informatie waren wij in staat het effect te onderzoeken van de afvoer van DN T-cellen in het veranderen van de niveaus van SP T-cellen. Bijvoorbeeld, in het castraat dier (Fig. 3) geeft een vergelijking tussen thymocyten niveaus in de cortex en de medulla aan dat 2 % van het totaal aantal thymocyten via de DN route vertrekt, en 11 % bereikt de medulla om SP T-cellen te worden. Zonder castratie (Fig. 4), suggereert een vergelijkbare vergelijking dat 38 % van het totaal aantal thymocyten het lichaam verlaat via de DN route en slechts 7 % de medulla bereikt. De productie van DN T-cellen is dus het resultaat van een spreekwoordelijke “tweesprong” in de T-celontwikkeling. Thymocyten kunnen de thymus verlaten als DN T-cellen, of ze kunnen in de klassieke T-cel route blijven en als SP T-cellen uittreden. Hun ontwikkelingsweg wordt bepaald door geslachtssteroïden. Tijdens de zwangerschap bijvoorbeeld, wanneer het oestrogeenniveau het hoogst is, gebruiken grote aantallen T-cellen de DN-route. Als gevolg daarvan is de productie van SP T-cellen op zijn dieptepunt. We schatten dat tijdens de zwangerschap slechts 2% van alle thymocyten de medulla bereikt.
Productie van DN T-cellen en SP T-cellen bij gecastreerde volwassen dieren. Weergegeven zijn de percentages DN T-cellen en SP T-cellen die door volwassen castraatdieren worden geproduceerd. De numerieke waarden werden bepaald op basis van de gegevens van Pesic et al.
Productie van DN T-cellen en SP T-cellen door intacte volwassen dieren. Weergegeven zijn de percentages DN T-cellen en SP T-cellen die door intacte volwassen dieren worden geproduceerd. De numerieke waarden werden bepaald op basis van de gegevens van Pesic et al.
DN T-cellen
DN T-cellen ondergaan geen positieve selectie (Figs. 1 en 2). Bijgevolg missen zij MHC-restrictie. Deze factor, in combinatie met hun unieke TCR, leidt tot bindingskarakteristieken voor γδ DN T-cellen die wezenlijk verschillen van die van αβ T-cellen met MHC-beperking. Terwijl deze laatste zich binden aan fragmenten (epitopen) van vreemd antigeen die zich binnen de kloof van een klasse I of klasse II MHC-molecuul bevinden, doen γδ DN T-cellen dat niet. In plaats daarvan is hun binding aan vreemd antigeen gebaseerd op de conformatievorm van het intacte antigeen, vergelijkbaar met die van antilichamen, en onafhankelijk van MHC betrokkenheid.
Er zijn drie belangrijke subsets van γδ DN T-cellen, waarvan er één cytolytisch is. Bij de mens is deze subset via zijn TCR gekarakteriseerd als een Vγ9Vδ2 T-cel. Wanneer zij geactiveerd worden, scheiden zij interleukine-2 (IL-2), interferon-γ (IFN-γ) en tumornecrosefactor-β (TNF-β) af. Deze cytokinen bevorderen ontsteking, cytotoxiciteit, en vertraagd-type overgevoeligheid (DTH) . Vγ9Vδ2 T-cellen zijn onconventioneel in die zin dat niet-eiwitten zoals isoprenoïden en alkylamines hun activering veroorzaken . Hun plaats van immunologische activiteit bevindt zich in de perifere bloedbaan. Hier spelen zij een belangrijke rol bij zowel de bewaking van tumorcellen als de anti-infectieuze immuniteit. De tweede subset van γδ DN T-cellen heeft alle kenmerken van de Vγ9Vδ2 T-cellen, behalve dat zij niet cytolytisch zijn. De reden hiervoor is dat zij een intermediair en onvolledig tot expressie gebracht TCR/CD3-bindingscomplex hebben. Voortaan zullen zij worden aangeduid als γδ DN (int TCR/CD3) T-cellen. In plaats van in de bloedbaan verblijven deze T-cellen in de intra-epitheliale lymfocytaire compartimenten van specifieke weefsels zoals de huid, de darm, de luchtwegen en de baarmoeder. De derde subset van γδ DN T-cellen zijn regulatoire cellen. Bij muizen worden zij gekarakteriseerd als Vγ6Vδ1 regulatoire T-cellen . Activatie van deze γδ DN regulatoire T-cellen resulteert in de productie van IL-10 en transformerende groeifactor-β (TGF-β) . Deze cytokines controleren de werking van cytotoxische T-cellen, NK-cellen, macrofagen, dendritische cellen en B-cellen . De γδ DN regulatoire T-cellen zijn ook beperkt tot de intra-epitheliale lymfocytencompartimenten van specifieke weefsels . In de baarmoeder spelen zij een belangrijke rol bij de instandhouding van de zwangerschap.
Immunomodulatie, DN T-cellen, en de instandhouding van de zwangerschap
De instandhouding van de zwangerschap hangt voor een groot deel af van het vermijden van afstoting door de moeder. Dit wordt aangepakt door de bouw van een immunologische barrière met behulp van cellen die niet in staat zijn de klassieke HLA-A en HLA-B producten tot expressie te brengen. Hierdoor ontstaat een beschermende cocon (trofoblast) waarin MHC klasse I en MHC klasse II moleculen ontbreken of niet functioneel zijn; als gevolg daarvan kan de verwerking en presentatie van antigenen door MHC-moleculen niet plaatsvinden. SP T-cellen worden dus geëlimineerd als afstotingsfactor, zodat alleen γδ DN T-cellen overblijven om op het trofoblast te reageren. In plaats van afstoting zijn deze T-cellen echter essentieel voor de instandhouding van de zwangerschap. De complexiteit van hun algemene rol en de noodzaak van coördinatie vereist uitgebreide communicatie tussen γδ DN T-cellen en de decidua en het trofoblast. Het trofoblast, bijvoorbeeld, initieert contact met een verscheidenheid van immuuncellen door zijn productie en afgifte van chemokines. Dit zijn kleine eiwitten die als liganden voor immuuncelreceptoren fungeren. De binding van deze unieke liganden aan specifieke receptoren resulteert in de productie van adhesiemoleculen door reagerende cellen, waardoor zij de middelen krijgen om zich aan het endotheel van bloedvaten te hechten. Met dit vermogen zijn zij in staat een chemokineconcentratiegradiënt naar de bron te volgen. Cytokines geproduceerd door γδ DN T-cellen, daarentegen, omvatten een bredere toepassing dan chemokines in die zin dat zij de groei en ontvankelijkheid van specifieke celpopulaties beïnvloeden.
De trofoblast trekt immuuncellen aan naar de foetaal-maternale interface door zijn productie van de chemokines CXCL12 en CXCL16. CXCL12 rekruteert bijvoorbeeld NK-cellen die CXCR3- en CXCR4-receptoren hebben, en CXCL16 rekruteert αβ T-cellen, γδ DN T-cellen en monocyten door zijn interactie met CXCR6-receptoren. Analyses van de decidua tijdens de vroege tot middenzwangerschap heeft de aanwezigheid van de volgende cellen geïdentificeerd: 1) γδ DN regulatoire T-cellen; 2) γδ DN (int TCR/CD3) T-cellen; 3) CD8+ cytotoxische T-cellen; 4) CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatoire T-cellen; 5) NK-cellen; 6) dendritische cellen; 7) macrofagen; en 8) neutrofielen . Deze cellen hebben allemaal de decidua bereikt via het cardiovasculaire systeem, met twee uitzonderingen. De uitzonderingen zijn γδ DN regulatoire T-cellen en γδ DN (int TCR/CD3) T-cellen. Deze twee subsets maken deel uit van een groep die via het lymfestelsel toegang krijgt tot hun doelweefsels.
Bij niet-zwangere vrouwen, muizen, ratten en konijnen reikt het lymfestelsel niet verder dan het myometrium. Daarom kunnen tijdens de vroege zwangerschap γδ DN regulatoire T-cellen en γδ DN (int TCR/CD3) T-cellen niet reageren op CXCL16 totdat lymfangiogenese (groei van lymfevaten) het baarmoederslijmvlies met het lymfestelsel heeft verbonden. Als gevolg hiervan bereiken deze T-cellen als laatste het grensvlak tussen de foetus en de moeder. Hun late aankomst wijst erop dat de lymfangiogenese, althans op dit moment, hun inbreng niet nodig heeft. Hun deelname aan het proces komt later en is essentieel voor de instandhouding van de zwangerschap.
Gamma/delta DN cytolytische T-cellen worden gevonden in de baarmoeder tijdens de vroege stadia van de zwangerschap . Hun aanwezigheid op deze plaats is zeer waarschijnlijk te wijten aan CXCL16. De voornaamste functie van deze T-cellen is echter het opsporen en vernietigen van bacteriën, en zij zijn zeer cytolytisch. Het is dus ongebruikelijk dat deze cellen zich in de nabijheid van de trofoblast bevinden zonder de vernietiging ervan te veroorzaken. De bescherming van de trofoblast zou de reden kunnen zijn waarom een groot aantal CD4+ CD25+ Foxp3+ regulerende T-cellen zich in de decidua bevinden. Deze regulatoire T-cellen zijn volledig in staat om γδ DN cytolytische T-cellen te elimineren . Het is opmerkelijk dat Foxp3 + regulerende T-cellen behoren tot de eerste immuuncellen die de baarmoeder binnenkomen, wat aangeeft dat ze op hun plaats zijn vóór de binnenkomst van de γδ DN cytolytische T-cellen . Niveaus van Foxp3 + regulerende T-cellen ondergaan een aanzienlijke stijging tijdens de zwangerschap , met de decidua als de belangrijkste ontvanger van hun verhoogde productie . Er moet worden opgemerkt dat deze vorm van bescherming voor de trofoblast een bovengrens heeft, aangezien te grote aantallen perifere γδ DN cytolytische T-cellen abortus kunnen veroorzaken. In deze studies werd niet gerapporteerd of de toename van γδ DN cytolytische T-cellen te wijten was aan een acute bacteriële infectie. Verondersteld bewijs voor de betrokkenheid van Foxp3 + regulerende T-cellen bij het voorkomen van abortus wordt geleverd door rapporten dat vrouwen met verlaagde niveaus van deze T-cellen lijden aan terugkerende miskramen.
NK cellen spelen een belangrijke rol bij de vorming van bloed en lymfevaten. Hun belangrijkste verantwoordelijkheid is de productie van een groot aantal cytokines. Hiertoe behoren vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF), fibroblastgroeifactor (FGF), TNF-β, IFN-γ, en de angiopoietines, om er maar een paar te noemen . In het bloed aanwezige NK-cellen zijn cytolytisch en volledig in staat om de trofoblast te vernietigen . In tegenstelling tot de γδ DN cytolytische T-cellen, worden zij echter niet geëlimineerd. In plaats daarvan worden zij omgezet in niet-cytolytische NK-cellen. Deze transformatie staat onder controle van TGF-β, en houdt in dat cytolytische CD56dim CD16+ perifere NK-cellen (CD16+ pNK-cellen) worden omgezet in niet-cytolytische CD56bright CD16- uteriene NK-cellen (CD16- uNK-cellen) . De initiële bron van TGF-β voor de omzetting van pNK-cellen wordt geleverd door de man, en TGF-β bereikt het decidual gebied via het ejaculaat . TGF-β wordt ook geproduceerd door decidual stromale cellen . De totale aanvoer van TGF-β is echter niet onuitputtelijk. Het TGF-β afkomstig van het ejaculaat is om voor de hand liggende redenen beperkt, en het vermogen van stromale cellen om het cytokine te produceren is ernstig aangetast. Dit komt doordat TGF-β betrokken is bij twee gelijktijdige en tegenstrijdige operaties. Naast de omzetting van pNK-cellen in uNK-cellen, is TGF-β ook betrokken bij de implantatie. Zijn rol in dit proces is het initiëren van de apoptotische vernietiging van decidual stromale cellen.
Shooner et al. constateerden dat stromale cellen van de zwangere rat baarmoeder een door TGF-β geïnduceerde toename van apoptose ondergaan tussen dag 5 en dag 14 van de zwangerschap. Gedurende deze periode is het verlies aan stromale cellen gecorreleerd met een verminderde productie van de twee isovormen, TGF-β1 en TGF-β2. Na dag 14 worden slechts beperkte hoeveelheden TGF-β geproduceerd door stromale celoverlevenden. Zonder aanvulling zou de afname van TGF-β ernstige gevolgen kunnen hebben voor de transformatie van pNK-cellen in uNK-cellen. Red-Horse merkte op dat de lymfevaten in het endometriumgebied van drachtige muizen hun ontwikkeling beginnen tussen embryonale dag 9,0 en dag 9,5. Dit zou erop wijzen dat deze lymfevaten ~ 5 dagen hebben om hun ontwikkeling te voltooien voordat de TGF-β ernstig uitgeput raakt. Dit tijdsbestek is kritiek omdat γδ DN regulatoire T-cellen, een belangrijke bron van TGF-β, de foetaal-maternale interface alleen kunnen bereiken via de nieuw gevormde lymfevaten.
TGF-β wordt beschouwd als een pleiotroop cytokine. Dit kenmerk is duidelijk tijdens de handhaving van de zwangerschap. Hier heeft het cytokine een belangrijke invloed op de lymfangiogenese door de niveaus van pNK-cellen te controleren. Terwijl TGF-α deze functie vervult, ondergaat het echter zelfvernietiging door de apoptose van decidual stromale cellen te initiëren. Beide processen zijn essentieel voor het behoud van de zwangerschap. Het vooruitzicht dat het cytokine tijdens de implantatie uitgeput raakt, is verontrustend. Men zou zich scenario’s kunnen voorstellen waarin de niveaus van stromale cellen lager zijn dan normaal, of waarin door TGF-β geïnduceerde stromale celapoptose sneller optreedt. In deze gevallen zou de implantatie succesvol zijn, terwijl een schaarste aan TGF-β de vorming van lymfevaten zou kunnen veranderen. Als dit zou gebeuren, zou het verhinderen dat γδ DN regulatoire T-cellen het foetale-maternale raakvlak zouden bereiken. Het verlies van een belangrijke bron van TGF-β zou de conversie van pNK-cellen naar uNK-cellen kunnen belemmeren. Opmerkelijk is dat een aantal studies hebben gerapporteerd dat te hoge niveaus van pNK bij zwangere vrouwen sterk gecorreleerd zijn met recidiverende spontane abortus .