Tập luyện cấp tính ảnh hưởng đến mức độ AhR và PD-1 của tế bào T CD8+ - Kết quả khám phá từ một thử nghiệm chéo ngẫu nhiên so sánh giữa bài tập sức bền và kháng trở

Springer Science and Business Media LLC - Tập 121 - Trang 637-644 - 2020
Alexander Schenk1, Niklas Joisten1, David Walzik1, Christina Koliamitra2, Daria Schoser3, Wilhelm Bloch2, Philipp Zimmer1
1Institute for Sport and Sport Science, TU Dortmund University, Dortmund, Germany
2Institute for Cardiovascular Research and Sports Medicine, German Sports University Cologne, Cologne, Germany
3Institute of Movement Therapy and Movement Oriented Prevention and Rehabilitation, German Sports University, Cologne, Germany

Tóm tắt

Protein chết tế bào được lập trình 1 (PD-1) đã trở thành mục tiêu hứa hẹn trong liệu pháp miễn dịch điều trị ung thư. Việc biểu hiện PD-1 của tế bào T CD8+ có thể được tăng cường thông qua việc khai thác tín hiệu thụ thể hydrocarbon aryl (AhR) với kynurenine (KYN) như một ligand. Vì tập luyện ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa KYN, chúng tôi đã tiến hành điều tra sơ bộ ảnh hưởng của các hoạt động tập luyện cấp tính đến mức độ AhR và PD-1 của tế bào T CD8+. Trong nghiên cứu này, 24 nam giới khỏe mạnh (tuổi: 24.6 ± 3.9 năm; trọng lượng 83.9 ± 10.5 kg; chiều cao: 182.4 ± 6.2 cm) đã hoàn thành một bài tập bền (EE) và bài tập kháng lực (RE) theo thứ tự ngẫu nhiên vào các ngày khác nhau. Mẫu máu được lấy trước (t0), ngay sau (t1) và 1 giờ sau (t2) cả hai điều kiện. Các quần thể tế bào T, mức độ AhR trong tế bào chất và PD-1 trên bề mặt đã được đánh giá bằng phương pháp phân tích dòng chảy. Các quần thể tế bào T đã thay đổi theo thời gian, được chỉ ra bằng sự tăng số lượng tuyệt đối của tế bào lympho CD3+ sau bài tập EE (p < 0.001) và RE (p = 0.036) và số tế bào PD-1+ CD8+ T sau bài tập EE (p = 0.021). Tỷ lệ các quần thể tế bào T chỉ thay đổi sau bài tập EE (t0–t2: p = 0.029; t1-t2: p = 0.006). Mức độ AhR trong tế bào chất giảm ngay sau khi tập luyện trong cả hai điều kiện tập luyện (EE: p = 0.009; RE: p = 0.036). Mức độ PD-1 trên bề mặt giảm 1 giờ sau khi tập luyện EE (p = 0.005). Chúng tôi đã phân tích mức độ PD-1 trên bề mặt và AhR trong tế bào chất sau khi tập thể dục cấp tính lần đầu tiên. Đặc biệt, EE được quan sát thấy ảnh hưởng đến cả mức độ AhR và PD-1, làm suy yếu vai trò của nó như một bộ điều chỉnh trục AhR-PD-1. Những kết quả này cung cấp cái nhìn mới về tác động của tập luyện đối với tín hiệu AhR, điều này có thể liên quan đến nhiều bệnh mạn tính khác nhau.

Từ khóa

#Chết tế bào #PD-1 #tế bào T CD8+ #thụ thể hydrocarbon aryl #kynurenine #tập luyện cấp tính

Tài liệu tham khảo

Ai L, Xu A, Xu J (2020) Roles of PD-1/PD-L1 Pathway: Signaling, Cancer, and Beyond. In: Xu J (Hg) Regulation of cancer immune checkpoints. Molecular and cellular mechanisms and therapy. Springer, pp 33–59 Ashcraft KA, Warner A, Betof AS, Jones LW, Dewhirst MW (2019) Exercise as an adjunct therapy in cancer. Semi Radiat Oncol 29(1):16–24. https://doi.org/10.1016/j.semradonc.2018.10.001 Connolly PH, Caiozzo VJ, Zaldivar F, Nement D, Larson J, Hung SP et al (2004) Effects of exercise on gene expression in human peripheral blood mononuclear cells. J Appl Physiol 97(4):1461–1469. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00316.2004 DiNatale BC, Murray IA, Schroeder JC, Flaveny CA, Lahoti TS, Laurenzana EM et al (2010) Kynurenic acid is a potent endogenous aryl hydrocarbon receptor ligand that synergistically induces interleukin-6 in the presence of inflammatory signaling. Toxicol Sci 115(1):89–97. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfq024 Charlotte E (2016) The aryl hydrocarbon receptor in immunity: tools and potential. Methods Molecul Biol 1371:239–257. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3139-2_16 Goldenthal KL, Hedman K, Chen JW, August JT, Willingham MC (1985) Postfixation detergent treatment for immunofluorescence suppresses localization of some integral membrane proteins. J Histochem Cytochem 33(8):813–820. https://doi.org/10.1177/33.8.3894499 Gustafson MP, DiCostanzo A, Celi; Wheatley, Courtney M., Kim, Chul-Ho; Bornschlegl, Svetlana; Gastineau, Dennis A. et al (2017) A systems biology approach to investigating the influence of exercise and fitness on the composition of leukocytes in peripheral blood. J Immunotherapy Cancer 5:30. https://doi.org/10.1186/s40425-017-0231-8 Ikuta T, Kobayashi Y, Kawajiri K (2004) Phosphorylation of nuclear localization signal inhibits the ligand-dependent nuclear import of aryl hydrocarbon receptor. Biochem Biophys Res Commun 317(2):545–550. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2004.03.076 Joisten N, Kummerhoff F, Koliamitra C, Schenk A, Walzik D, Hardt L et al (2020) Exercise and the Kynurenine pathway: current state of knowledge and results from a randomized cross-over study comparing acute effects of endurance and resistance training. Exercise Immunol Rev 26:24–42 Koliamitra C, Javelle F, Joisten N, Shimabukuro-Vornhagen A, Bloch W, Schenk A, Zimmer P (2019) Do acute exercise-induced activations of the kynurenine pathway induce regulatory T-Cells on the long-term? A theoretical frame work supported by pilot data. J Sports Sci Med 18(4):669–673 Labadie BW, Bao R, Luke JJ (2019) Reimagining IDO pathway inhibition in cancer immunotherapy via downstream focus on the tryptophan-kynurenine-aryl hydrocarbon axis. Clin Cancer Res 25(5):1462–1471. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-18-2882 Liu Y, Liang X, Dong W, Fang Yi, Lv J, Zhang T et al (2018) Tumor-repopulating cells induce PD-1 expression in CD8+ T cells by transferring Kynurenine and AhR activation. Cancer Cell 33(3):480-494.e7. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2018.02.005 Martin KS, Azzolini M, Ruas L, Jorge (2020) The kynurenine connection: how exercise shifts muscle tryptophan metabolism and affects energy homeostasis, the immune system, and the brain. Am J Physiol Cell Physiol 318(5):C818–C830. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00580.2019 Mazzeo RS, Rajkumar C, Rolland J, Blaher B, Jennings G, Esler M (1998) Immune response to a single bout of exercise in young and elderly subjects. Mech Ageing Dev 100(2):121–132. https://doi.org/10.1016/S0047-6374(97)00130-9 Munn DH, Mellor AL (2016) IDO in the tumor microenvironment: inflammation, counter-regulation, and tolerance. Trends Immunol 37(3):193–207. https://doi.org/10.1016/j.it.2016.01.002 Opitz CA, Litzenburger UM, Opitz U, Sahm F, Ochs K, Lutz C et al (2011) The indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO) inhibitor 1-methyl-D-tryptophan upregulates IDO1 in human cancer cells. PLoS ONE 6(5):e19823. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0019823 Rothhammer V, Quintana FJ (2019) The aryl hydrocarbon receptor: an environmental sensor integrating immune responses in health and disease. Nat Rev Immunol 19(3):184–197. https://doi.org/10.1038/s41577-019-0125-8 Schlagheck ML, Walzik D, Joisten N, Koliamitra C, Hardt L, Metcalfe AJ et al (2020) Cellular immune response to acute exercise: comparison of endurance and resistance exercise. Eur J Haematol 105(1):75–84. https://doi.org/10.1111/ejh.13412 Shi J, Chen C, Ju R, Wang Q, Li J, Guo L et al (2019) Carboxyamidotriazole combined with IDO1-Kyn-AhR pathway inhibitors profoundly enhances cancer immunotherapy. J Immunotherapy Cancer 7(1):246. https://doi.org/10.1186/s40425-019-0725-7 Simpson RJ (2011) Aging, persistent viral infections, and immunosenescence: can exercise “make space”? Exerc Sport Sci Rev 39(1):23–33. https://doi.org/10.1097/JES.0b013e318201f39d Strasser B, Geiger D, Schauer M, Gatterer H, Burtscher M, Fuchs D (2016) Effects of exhaustive aerobic exercise on tryptophan-Kynurenine metabolism in trained athletes. PLoS ONE 11(4):e0153617. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153617 Uyttenhove C, Pilotte L, Théate I, Stroobant V, Colau D, Parmentier N et al (2003) Evidence for a tumoral immune resistance mechanism based on tryptophan degradation by indoleamine 2,3-dioxygenase. Nat Med 9(10):1269–1274. https://doi.org/10.1038/nm934 Wadley AJ, Cullen T, Vautrinot J, Keane G, Bishop NC, Coles SJ (2020) High-intensity interval exercise increases the frequency of peripheral PD-1+ CD8+ central memory T-cells and soluble PD-L1 in humans. Brain Behav Immun Health. https://doi.org/10.1016/j.bbih.2020.100049 Walsh NP, Gleeson M, Shephard RJ, Gleeson M, Woods JA, Bishop NC et al (2011) Position statement. Part one: immune function and exercise. Exerc Immunol Rev 17:6–63 Wherry EJ, Kurachi M (2015) Molecular and cellular insights into T cell exhaustion. Nat Rev Immunol 15(8):486–499. https://doi.org/10.1038/nri3862 World Health Organization (2010): Global Recommendations on Physical Activity for Health. Geneva.