ヘルパーT2細胞の概要

その名前が示すように、ヘルパーT（Th）細胞は、免疫システムを担うマクロファージ、樹状細胞、およびB細胞などの抗原提示細胞（APC）にヘルパー機能をもたらし、それらの活性化や成熟過程において重要な役割を果たしています。CD4⁺ Th細胞には、Th1、Th2、Th9、Th17、Th22、Tfh、およびTreg細胞など他とは異なるサブセットがあり、それぞれがサイトカインと転写因子の特異的なセットにより活性化され、それらが分泌するサイトカインとそれらが実行するエフェクター機能により特徴づけられます。

Th2細胞は、細胞外寄生虫、細菌、アレルゲン、および毒素に対する体液性または抗体媒介性の免疫応答の活性化と維持を媒介します。Th2細胞は、IL-4、IL-5、IL-6、IL-9、IL-13、およびIL-17E（IL-25）などのさまざまなサイトカインを産生することにより、これらの機能を媒介します。これらのサイトカインは、強力な抗体産生、好酸球の活性化、およびいくつかのマクロファージ機能の阻害に関与しているため、食細胞に依存しない防御的応答をもたらします。また、これらのサイトカインはIL-4に対するTh2応答性を可能にするTh1応答を減殺します。機能的には、サイトカイン受容体が多くの細胞種上で広く発現されているため、Th2サイトカインは体内の多くの細胞種に影響を及ぼします。Th2細胞は、好酸球や好塩基球などの免疫細胞の特殊なサブセットを刺激して感染部位に引きつけ、あるいはアレルゲンや毒素に反応し、好酸球増加症や肥満細胞の過形成を引き起こします。Th2細胞は、粘液産生、杯細胞化生、および気道過敏を誘導します。Th2細胞は、IgEへのB細胞クラス切替の制御も調節します。Th2細胞は抗体の産生とアレルギー反応に影響を与え、Th2細胞が過剰な活性は、アレルギー（1型、即時型過敏反応）を悪化させ、慢性移植片対宿主病、進行性全身性硬化症、全身性エリテマトーデスなどの自己免疫反応の原因になると考えられています。さらに、Th2細胞は、喘息やその他のアレルギー炎症性疾患の発症に関与していることも知られています。興味深いことに、Th2細胞は、抗腫瘍効果を持つ増殖因子アンフィレグリンおよびIL-24も産生します。

ナイーブCD4⁺ T細胞は、T細胞受容体（TCR）と共刺激分子、分化抗原群（CD）28の同時関与により、また、マクロファージ、樹状細胞、およびB細胞などの、主要組織適合遺伝子複合体（MHC）クラスIIを発現する抗原提示細胞（APC）により活性化されます[1]。活性化シグナルは、TCRが認識され、MHCクラスII分子の表面に表示される同族の抗原性ペプチドに結合すると、複数の共刺激シグナルにより伝達されます。完全に活性化されると、リンパ組織中のナイーブCD4⁺ T細胞は急速に増殖し、クローン増殖を経て、Th1、Th2、またはTh17細胞などのヘルパーT細胞に分化します[1]。周囲のサイトカイン環境により、ナイーブT細胞の特異的細胞系統への二極化が促進されます。Th2細胞種はインターロイキン（IL）-4およびIL-2により、特異的に引き起こされます[2]。

IL-4刺激により、シグナル伝達物質と転写活性化因子（STAT）6のリン酸化と、Th2細胞の発生にとって重要な転写因子であるGATA結合タンパク質3（GATA3）の発現増加（アップレギュレーション）が引き起こされます[2]。GATA3は、IL-2が誘導するSTAT5シグナル伝達と相互作用して、標準的なTh2サイトカインであるIL-4の発現を増加させます（アップレギュレーション）。このシグナル伝達経路の後にIL-4促進型の正のフィードバックループが続きます。それにより、Th2遺伝子発現プロファイルは継続的なIL-4-STAT6-GATA3およびIL-5-STAT5シグナル伝達により増幅されます。GATA3のIL-4依存性STAT6活性化は、標準的なTh2細胞分化経路です。しかし、さまざまな転写因子（c-Maf、NF-κB、IRF4、AP1など）やサイトカイン（胸腺間質性リンパ球新生因子（TSLP）、IL-5、IL-25、およびIL-33など）を含むTh2二極化に重要であると考えられる非標準的な経路がいくつかあります[2,3,4,5]。

分化したエフェクターTh細胞は末梢の炎症部位に遊走し、そこで同族の抗原に再接触してエフェクターサイトカインを分泌し、抗原特異的な免疫応答を引き起こします。IL-5、IL-9、およびIL-13は、炎症を起こした組織部位に到達したときにのみTh2細胞から分泌されます（図1）[3]。炎症部位の上皮細胞と生来の細胞も、Th2適応免疫応答の形成に役割を果たします。自然リンパ球（ILC）、マクロファージ、および樹状細胞は、IL-1、IL-18、IL-25、IL-33、GM-CSF、M-CSF、およびTSLPなど炎症誘発性サイトカインを分泌し、それらは異なる経路を介してシグナルを伝達してTh2分化を促進します[2,3]。周囲の炎症性微小環境におけるサイトカイン環境により、さまざまなTh2エフェクター活性が引き起こされます。その結果、サイトカインの影響に応じて、異なるエフェクターの役割を実行する表現型と機能の面で異なるいくつかのTh2メモリー細胞サブセットが存在します。たとえば、高いレベルのIL-5を産生するTh2細胞はアレルギー性喘息の病理発生の要因となることが示されている一方で、IL-4およびIL-13に加えてIL-5、IL-17、およびIFN-γを産生する細胞は慢性アレルギー炎症性疾患を引き起こし、リンパ球性脈絡髄膜炎ウイルス（LCMV）の持続を防ぐ非標準的なメモリーTh2細胞として同定されています[4]。メモリーTh2細胞は、IL17RB、TSLP受容体（TSLPR）、化学誘引物質受容体相同分子（CRTh2）、およびCCR8も同様のレベルで発現します[2,4]。

メモリーTh2細胞は、発現したケモカイン（C-X-C motif）受容体3（CXCR3）およびCD62Lのレベルに基づいて、少なくとも4つの異なる亜集団に分けることができます[5]。4つのすべての亜集団は、抗原の再刺激に応答して特徴的に大量のIL-4およびIL-13を産生します。ただし、CXCR3^LowCD62L^Low亜集団だけはIL-5を産生し、病原性と見なされており、メモリー型Tpath細胞として表します[4]。IL-33刺激により、記憶Th2細胞および2型自然リンパ球（ILC2）でIL-5とIL-13の産生が誘導され、それにより、2型免疫応答が引き起こされます[2,4]。IL-33と同様に、IL-2とIL-25の組合せによってもメモリーTh2細胞とILCでIL-5産生が引き起こされます[4,6］。ILCは、一般的なリンパ系前駆細胞に由来する免疫細胞であり、サイトカインと転写因子のプロファイルに基づいてグループ分けされています。ILC2は部分的に機能してTh2表現型を制御します[6]。IL-33は肺および腸組織のTh2サイトカイン応答を増幅することにより、強力なTh2免疫と好酸球性炎症を誘導する一方で、IL-33はTh2エフェクターサブセットにほとんど影響を与えず、代わりにメモリー型Tpath細胞を介して炎症を媒介します[4]。たとえば、アレルゲンに曝露されると、上皮細胞と内皮細胞が刺激されてIL-33が産生することにより、気道でTh2応答が始まる場合があり、それによりメモリーTh2細胞によるIL-5産生が引き起こされて、好酸球性炎症が悪化します[4]。

表1.Th2細胞の亜集団と重要なサイトカインプロファイル。

メモリーTh2細胞の維持を制御する正確な機序については、依然として不明です。肺アレルギー反応を引き起こす抗原特異的メモリーTh2細胞は肺組織内に常在すること、ならびにメモリーTh2応答は、誘導性気管支関連リンパ組織（iBALT）と呼ばれる局所構造内に認められるIL-7およびIL-33産生リンパ性内皮細胞（LEC）に依存することが示されています[4]。IL-4、IL-5、およびIL-13を産生するTh2細胞は、喘息、慢性鼻副鼻腔炎、アトピー性皮膚炎、および潰瘍性大腸炎などの好酸球性胃腸障害など多くの炎症性疾患に関与しています[3,4]。マウスの慢性気道炎症を引き起こすことが示されている主要な細胞種は、CD44^HiCD62L^LowCXCR3^LowCCR4^HiCCR8^HiIL7Rα^HiST2^Hiメモリー型Tpath2細胞として同定されています。一方、CCR8^HiTpath2細胞とCRTH2^HiCD161^HiPGDS^HiTpath2細胞は、それぞれ慢性アトピー性皮膚炎と好酸球性消化器系疾患を引き起こすことが示されています[4]。Th2サイトカインは、好酸球浸潤、杯細胞化生による粘液産生の増加、および組織線維症を促進することにより、ヒト喘息およびマウスアレルギー性気道炎症モデルの病理発生を引き起こします[3,4]。IL-5およびIL-13に対して誘導されるモノクローナル抗体は、喘息の治療法として良好に使用されており、Th2細胞に対する抗体については、治療法において将来発展する可能性が示されています[4]。Th2細胞由来のIL-4、IL-5、およびIL-13は、B細胞の増殖と、免疫グロブリン（Ig）G1から寄生性蠕虫感染および喘息などのTh2細胞に関連する特定のアレルギー性疾患に関与する重要な抗体であるIgEへのアイソタイプクラスの切換えに寄与します[3,5]。Th2細胞は、代替活性化（M2）マクロファージ表現型を誘導することも示されています。この表現型では、炎症ステージの回復が媒介され、創傷治癒プロセスでの組織修復が開始されます。エフェクターTh2細胞は、寄生性蠕虫感染、毒液、特定の細菌感染に対する免疫応答を媒介し、代替活性化（M2）マクロファージ表現型を誘導することにより創傷治癒を促進します[3]。

通常、サイトカインプロファイリングを用いることにより、Th細胞サブタイプを分類し、また分泌されるサイトカインの量を定量化します。サイトカインELISAを用いて、集団レベルでの活性化および系統特異的分化に応答したT細胞依存性サイトカイン分泌をモニタリングできます。数百の個々のサイトカインの検出と定量に適したサイトカインELISAキットが市販されています。これらのキットには、捕捉抗体でコーティングした96ウェルプレート、検出用抗体、標準液、バッファー、および関連試薬が含まれています。アッセイ感度は、通常、ピコグラムの範囲内にあります。

ELISAは個々のサイトカインの分泌の測定に使用できる一方で、Luminexマルチプレックス化技術の進歩により、単一のサンプルまたは反応ウェル内の複数のサイトカインのハイスループット検出が可能になります。複数のサイトカインの同時測定は、異なる強度の蛍光物質で染色されたマイクロスフェアに結合した抗体のバンクを用いて達成されます。定量は、Luminex検出系と組み合わせたサンドイッチアッセイアプローチを用いて達成されます。Th2生物学に関連するパネルのリストについては、下の表2に記載しています。

表2.Th2研究用のInvitrogen ProcartaPlex Luminexパネル。

ELISA法に加えて、フローサイトメトリーは、Th2および他の免疫集団研究のための一般的かつ強力なツールです。ELISAでは分泌されたサイトカインの量を測定するのに対して、フローサイトメトリーは、表面発現マーカーまたは細胞内マーカーの両方、ならびにサイトカイン発現に基づいて細胞をプロファイルするのに使用できます。Th2細胞は、次のような表面および細胞内標的の複合的発現により明確に示されます。CD45⁺ CD3⁺ CD4⁺ IL-4⁺ CCR4⁺ CRTH2⁺ (CD8^- CD19^- CCR6^- CXCR5^- CXCR3^- CCR10^-) [1,2,3,4].さらに、フローサイトメトリーを用いて、他の集団に関してTh2集団を定量化することができます。

CD4⁺ Th2細胞特異的なマーカー

Cytometry Part A（Wiley Online Library）で報告されるOptimized Multicolor Immunofluroscence Panels (OMIPs)で、フローサイトメトリーによる細胞タイプの広範囲な特性評価のための特異的抗体と蛍光物質の組合せについての情報が得られます。以下の記事では、Th2細胞集団の多色特性評価のためにテストされたパネルと、検証済みの抗体と試薬セットが紹介されています。

表3.Th2細胞の特性評価のために最適化されたマルチカラー免疫蛍光法パネル（Cytometry Part A OMIPs）