Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

International journal of endocrinology Том 16, №7, 2020

Back to issue

Peculiarities of innate and adaptive immunity in the pathogenesis of thyroid autoimmune diseases. Immunocorrection (part 1)

Authors: Захарченко Т.Ф., Кравченко В.І.
ДУ «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В.П. Комісаренка НАМН України», м. Київ, Україна

Categories: Endocrinology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Наведений огляд присвячений ролі вродженого та адаптивного, локального та системного імунітету, клітинних та гуморальних чинників в патогенезі автоімунних захворювань щитоподібної залози (АЗЩЗ). Розглянуті значення лімфоїдної інфільтрації щитоподібної залози (ЩЗ), цитокінів та автоантитіл, роль тиреоїдних гормонів як модуляторів імунної відповіді, мікроелементів та порушення регуляції апоптозу у розвитку АЗЩЗ. Показано, що хвороба Грейвса (ХГ) та тиреоїдит Хашимото (ТХ) тісно пов’язані патофізіологічно і мають подібні імуноопосередковані механізми — продукцію автоантитіл до антигенів ЩЗ і лімфоцитарну інфільтрацію ЩЗ. Втрата імунної толерантності до автоантигенів ЩЗ тиреоїдної пероксидази, тиреоглобуліну та рецептора тиреотропного гормона є основою розвитку АЗЩЗ. Наголошується на ролі цитокінів, які продукуються як клітинами імунної системи, так і безпосередньо фолікулярними клітинами ЩЗ. Значний вплив на прогресування АЗЩЗ має дисбаланс між Th17-лімфоцитами та регуляторними Т-клітинами. Збільшення кількості Th17-лімфоцитів може відігравати важливу роль у патогенезі ТХ, тоді як знижений вміст Treg може бути значно пов’язаний із розвитком ХГ. Недостатність Тreg, яка порушує імунологічну толерантність і викликає аномальну продукцію цитокінів, може спричинити ініціацію апоптозу, який відіграє певну роль у патогенезі ХГ та ТХ. Індукція апоптозу при ТХ призводить до руйнування тироцитів, тоді як апоптоз при ХГ призводить до пошкодження тиреоїдних інфільтруючих лімфоцитів.

Представленный обзор посвящен роли естественного и адаптивного, локального и системного иммунитета, клеточных и гуморальных факторов в патогенезе аутоиммунных заболеваний щитовидной железы (АЗЩЖ). Рассмотрены значение лимфоидной инфильтрации щитовидной железы (ЩЖ), цитокинов и аутоантител, роль тиреоидных гормонов как модуляторов иммунного ответа, микроэлементов и нарушения регуляции апоптоза в развитии АЗЩЖ. Показано, что болезнь Грейвса (БГ) и тиреоидит Хашимото (ТХ) тесно связаны патофизиологически и имеют подобные иммуно­опосредованные механизмы — продукция аутоантител к антигенам ЩЖ и лимфоцитарная инфильтрация ЩЖ. Потеря иммунной толерантности к аутоантигенам ЩЖ тиреоидной пероксидазе, тиреоглобулину и рецептору тиреотропного гормона является основой развития АЗЩЖ. Отмечается роль цитокинов, продуцируемых как клетками иммунной системы, так и непосредственно фолликулярными клетками ЩЖ. Значительное влияние на прогрессирование АЗЩЖ имеет дисбаланс между Th17-лимфоцитами и регуляторными Т-клетками. Увеличение количества Th17-лимфоцитов может играть важную роль в патогенезе ТХ, тогда как пониженное содержание Treg может быть значительно связано с развитием БГ. Недостаточность Тreg, которая нарушает иммунологическую толерантность и вызывает аномальную продукцию цитокинов, может вызвать инициацию апоптоза, который играет определенную роль в патогенезе БГ и ТХ. Индукция апоптоза при ТХ приводит к разрушению тироцитов, тогда как апоптоз при БГ приводит к повреждению тиреоидных инфильтрирующих лимфоцитов.

The review deals with the role of innate and adaptive, local and systemic immunity, cellular and humoral factors in the pathogenesis of autoimmune thyroid diseases (AITD). The importance of lymphoid infiltration of the thyroid gland, cytokines and autoantibodies, the role of thyroid hormones as modulators of the immune response, trace elements and dysregulation of apoptosis in the development of AITD is considered. Graves’ disease (GD) and Hashimoto’s thyroiditis (HT) have been shown to be closely pathophysiologically related and have similar immune-mediated mechanisms, such as the production of autoantibodies to thyroid antigens and lymphocytic infiltration of the thyroid gland. Loss of immune tolerance to thyroid peroxidase, thyroglobulin and thyroid-stimula­ting hormone autoantigens is the basis for the development of AITD. Emphasis is placed on the role of cytokines, which are produced by both immune system cells and thyroid follicular cells. Imba­lance between Th17 lymphocytes and regulatory T cells (Treg) has a significant effect on the progression of AITD. An increase in Th17 lymphocytes may play a more important role in the pathogenesis of HT, whereas a decrease in Treg may be strongly involved in GD. Insufficiency of Treg that impairs immunological tolerance and causes abnormal cytokine production can lead to the initiation of apoptosis, which plays a role in the pathogenesis of GD and HT. Induction of apoptosis by HT leads to destruction of thyrocytes, while apoptosis in GD cause damage to thyroid infiltrating lymphocytes.


Keywords

автоімунні захворювання щитоподібної залози; NK-клітини; поліморфноядерні нейтрофіли; оксидативний стрес; Th17-, Treg-, Breg-лімфоцити; цитокіни; апоптоз; антитиреоїдні антитіла; імуномодуляторні ефекти; огляд

аутоиммунные заболевания щитовидной железы; NK-клетки; полиморфноядерные нейтрофилы; оксидативный стресс; Th17-, Treg-, Breg-лимфоциты; цитокины; апоптоз; антитиреоидные антитела; иммуномодуляторные эффекты; обзор

autoimmune thyroid diseases; NK cells; polymorphonuclear neutrophils; oxidative stress; Th17, Treg, Breg lymphocytes; cytokines; apoptosis; anti-thyroid antibodies; immunomodulatory effects; review


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

  1. Gianchecchi E., Delfino D.V., Fierabracci A. NK cells in autoimmune diseases: Linking innate and adaptive immune responses. Autoimmun. Rev. 2018. 17(2). 142-154. doi: 10.1016/j.autrev.2017.11.018. 
  2. Ferlazzo G., Morandi B. Cross-talks between natural killer cells and distinct subsets of dendritic cells. Front Immunol. 2014. 5. 159. doi: 10.3389/fimmu.2014.00159. 
  3. Jaillon S, Galdiero MR, Del Prete D. et al. Neutrophils in innate and adaptive immunity. Semin Immunopathol. 2013;35:377–94. doi: 10.1007/s00281-013-0374-8.
  4. Csaba G. Hormones in the immune system and their possible role. A critical review. Acta Microbiol. Immunol. Hung, 2014, Vol. 61, no. 3, pp. 241-260. doi: 10.1556/AMicr.61.2014.3.1.
  5. Marino M, Latrofa F, Menconi F. et al. Role of genetic and nongenetic factors in the etiology of graves’ disease. J Endocrinol Investig. 2015;38:283–94. doi: 10.1007/s40618-014-0214-2.
  6. Lee HJ, Li CW, Hammerstad SS. et al. Immunogenetics of autoimmune thyroid diseases: A comprehensive review. J Autoimmun. 2015;64:82-90. doi: 10.1016/j.jaut.2015.07.009. 
  7. Antonelli A, Ferrari SM, Corrado A. et al. Autoimmune thyroid disorders. Autoimmun Rev. 2015;14(2):174-80. doi: 10.1016/j.autrev.2014.10.016. 
  8. Nakano A, Watanabe M, Iida T. et al. Apoptosis-induced decrease of intrathyroidal CD4(+)CD25(+) regulatory T cells in autoimmune thyroid diseases. Thyroid 2007; 17: 25–31. doi: 10.1089/thy.2006.0231.
  9. Schleinitz N, Vély F, Harlé JR, Vivier E. Natural killer cells in human autoimmune diseases. Immunology. 2010;131(4):451-8. doi: 10.1111/j.1365-2567.2010.03360.x. 
  10. Ben-Skowronek I, Szewczyk L, Kulik-Rechberger B, Korobowicz E. The Differences in T and B Cell Subsets in Thyroid of Children with Graves’ Disease and Hashimoto’s Thyroiditis. World J Pediatr. 2013;9(3):245-50.  doi: 10.1007/s12519-013-0398-0. 
  11. Caturegli P, De Remigis A, Rose NR. Hashimoto thyroiditis: clinical and diagnostic criteria. Autoimmun Rev. 2014;13(4-5):391-7. doi: 10.1016/j.autrev.2014.01.007. 
  12. Zhang C, Tian Z. NK cell subsets in autoimmune diseases. J Autoimmun. 2017;83:22-30. doi: 10.1016/j.jaut.2017.02.005. 
  13. Brown MA, Hatfield JK. Mast cells are important modifiers of autoimmune disease: with so much evidence, why is there still controversy? Front. Immunol. 2012;3:147. Doi: 10.3389/fimmu.2012.00147. 
  14. Tomczyńska M, Saluk-Bijak J. The mutual cooperation of blood platelets and lymphocytes in the development of autoimmune thyroid diseases. Acta Biochim Pol. 2018;65(1):17-24. doi: 10.18388/abp.2017_2321.
  15. Zitti B, Bryceson YT. Natural killer cells in inflammation and autoimmunity. Cytokine Growth Factor Rev. 2018;42:37-46. doi: 10.1016/j.cytogfr.2018.08.001. 
  16. Marca V, Gianchecchi E, Fierabracci A. Type 1 Diabetes and Its Multi-Factorial Pathogenesis: The Putative Role of NK Cells. Int J Mol Sci. 2018;19(3). pii: E794. doi: 10.3390/ijms19030794.
  17. Lee EK, Sunwoo JB. Natural Killer Cells and Thyroid Diseases. Endocrinol Metab (Seoul). 2019;34(2):132-137. doi: 10.3803/EnM.2019.34.2.132. 
  18. Gallo D, Piantanida E, Gallazzi M. et al.  Immunological Drivers in Graves’ Disease: NK Cells as a Master Switcher. Front. Endocrinol. 2020;11:406. doi: 10.3389/fendo.2020.00406
  19. Mikoś H, Mikoś M, Obara-Moszyńska M, Niedziela M. The role of the immune system and cytokines involved in the pathogenesis of autoimmune thyroid disease (AITD). Endokrynol Pol. 2014;65(2):150-5. doi: 10.5603/EP.2014.0021.
  20. Ząbczyńska M, Polak K, Kozłowska K. et al. The Contribution of IgG glycosylation to antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) and complement-dependent cytotoxicity (CDC) in Hashimoto’s thyroiditis: an in vitro model of thyroid autoimmunity. Biomolecules. 2020;10(2). pii: E171. doi: 10.3390/biom10020171. 
  21. Martin TC, Ilieva KM, Visconti A. et al. Dysregulated antibody, natural killer cell and immune mediator profiles in autoimmune thyroid diseases. Cells. 2020;9(3):665. doi: 10.3390/cells9030665. 
  22. Thieblemont N, Wright HL, Edwards SW, Witko-Sarsat V. Human neutrophils in auto-immunity. Semin Immunol. 2016;28(2):159-73. doi: 10.1016/j.smim.2016.03.004. 
  23. Di Dalmazi G, Hirshberg J, Lyle D. et al. Reactive Oxygen Species in Organ-Specific Autoimmunity. Auto Immun Highlights. 2016;7(1):11.  doi: 10.1007/s13317-016-0083-0. 
  24. Russo-Carbolante EM, Polizzelo AC, Azzolini AE. et al. Neutrophils from Brazilian patients with Graves’ disease: some biochemical and functional aspects. Cell. Biochem. Funct. — 2005. — Vol. 23, N 5. — P. 297-306.  doi: 10.1002/cbf.1164.
  25. Marcocci C, Leo M, Altea MA. Oxidative stress in Graves’ disease. Eur Thyroid J. 2012;1(2):80-7. doi: 10.1159/000337976.
  26. Eschler DC, Hasham A, Tomer Y. Cutting Edge: The Etiology of Autoimmune Thyroid Diseases. Clin Rev Allergy Immunol. 2011;41(2):190-7. doi: 10.1007/s12016-010-8245-8.
  27. Smith TJ, Janssen JAMJL. Insulin-like Growth Factor-I Receptor and Thyroid-Associated Ophthalmopathy. Endocr Rev. 2019;40(1):236-267. doi: 10.1210/er.2018-00066. 
  28. Ganesh Balaji B, Bhattacharya Palash, Gopisetty Anupama, Prabhakar Bellur S. Role of Cytokines in the Pathogenesis and Suppression of Thyroid Autoimmunity. J Interferon Cytokine Res. 2011t;31(10):721–731.doi: 10.1089/jir.2011.0049
  29. Qin Q, Liu P, Liu L. et al. The increased but non-predominant expression of Th17- and Th1-specific cytokines in Hashimoto's thyroiditis but not in Graves' disease. Braz J Med Biol Res. 2012 Dec;45(12):1202-8 DOI: 10.1590/S0100-879X2012007500168
  30. Ben-Skowronek I, Szewczyk L, Ciechanek R, Korobowicz E. Interactions of Lymphocytes, Thyrocytes and Fibroblasts in Hashimoto’s Thyroiditis: An Immunohistochemical and Ultrastructural Study. Horm Res Paediatr. 2011;76(5):335-42. doi: 10.1159/000331857. 
  31. Wang SH, Baker JR. The role of apoptosis in thyroid autoimmunity. Thyroid 2007; 17: 975–979. doi: 10.1089/thy.2007.0208.
  32. Bossowski A, Harasymczuk J, Moniuszko A. et al. Cytometric evaluation of intracellular IFN-γ and IL-4 levels in thyroid follicular cells from patients with autoimmune thyroid diseases. Thyroid Res. 2011;23(4):13. Doi: 10.1186/1756-6614-4-13.
  33. Biondi B, Kahaly GJ, Robertson RP. Thyroid dysfunction and diabetes mellitus: two closely associated disorders. Endocr Rev. 2019;40(3):789–824. doi: 10.1210/er.2018-00163. 
  34. Akesson C, Uvebrant K, Oderup C. et al. Altered natural killer (NK) cell frequency and phenotype in latent autoimmune diabetes in adults (LADA) prior to insulin deficiency. Clin Exp Immunol. 2010;161(1):48-56. doi: 10.1111/j.1365-2249.2010.04114.x. 
  35. Wang Y, Yuan W, Guo H, Jiang Y. High frequency of activated NKp46(+) natural killer cells in patients with new diagnosed of latent autoimmune diabetes in adults.  Autoimmunity. 2015;48(4):267-73. doi: 10.3109/08916934.2014.990629. 
  36. Kyritsi EM, Yiakoumis X, Pangalis GA et al. High frequency of thyroid disorders in patients presenting with neutropenia to an outpatient Hematology Clinic STROBE-Compliant article. Medicine (Baltimore). 2015;94(23):e886. doi: 10.1097/MD.0000000000000886. 
  37. Guo H, Xu B, Yang X, et al. A high frequency of peripheral blood NKG2D+NK and NKT cells in euthyroid patients with new onset Hashimoto’s thyroiditis – a pilot study. Immunol Invest. 2014;43(4):312-23. doi: 10.3109/08820139.2013.854377.
  38. Li C., Yuan J, Zhu YF, et al. Imbalance of Th17/Treg in different subtypes of autoimmune thyroid diseases. Cell Physiol Biochem. 2016;40(1-2):245-252. DOI: 10.1159/00045254
  39. Jiang TJ, Cao XL, Luan S. et al. Percentage and function of CD4+CD25+ regulatory T cells in patients with hyperthyroidism. Mol Med Rep. 2018;17(2):2137-2144. doi: 10.3892/mmr.2017.8154. 
  40. Zhang Y, Lv G, Lou X. et al. NKG2A expression and impaired function of NK cells in patients with new onset of Graves’ disease. Int Immunopharmacol. 2015;24(1):133-9. doi: 10.1016/j.intimp.2014.09.020. 
  41. Zakharchenko TF, Gulevaty SV, Volynets IP. Comparative analysis of the activity of cells of innate immunity in patients with benign and malignant disorders of thyroid glands after radiodine therapy. Mìžnarodnij endokrinologìčnij žurnal. 2019;15(3):210-216. (in Ukrainian). doi: 10.22141/2224-0721.15.3.2019.172106. 
  42. Xiao F, Jiang Y, Wang X. et al. NETosis may play a role in the pathogenesis of Hashimoto's thyroiditis. Int J Clin Exp Pathol. 2018 Feb 1; 11(2):537-547. PMID: 31938139. 
  43. Harlin H, Hanson M, Christian Johansson C. et al. The CD16+CD56bright NK cell subset is resistant to reactive oxygen species produced by activated granulocytes and has higher antioxidative capacity than the CD16+CD56dim subset. J Immunol. 2007;179:4513–4519. doi: 10.4049/jimmunol.179.7.451
  44. Ramos-Leví AM, Marazuela M. Pathogenesis of thyroid autoimmune disease: the role of cellular mechanisms. Endocrinol Nutr. 2016;63(8):421-9. doi: 10.1016/j.endonu.2016.04.003. 
  45. Bossowski A, Moniuszko M, Idźkowska E. et al. Decreased proportions of CD4+ IL17+/CD4+ CD25+ CD127- and CD4+ IL17+/CD4+ CD25+ CD127- FoxP3+ T cells in children with autoimmune thyroid diseases. Autoimmunity. 2016;49(5):320–8. doi:10.1080/08916934.2016.1183654.
  46. Kristensen B, Hegedus L, Madsen HO. et al. Altered balance between self- reactive T helper (Th)17 cells and Th10 cells and between full-length forkhead box protein 3 (FoxP3) and FoxP3 splice variants in Hashimoto’s thyroiditis. Clin Exp Immunol. 2015;180:58–69. doi: 10.1111/cei.12557 
  47. Liu Y, Cui X, Wang S, Liu J. et al. Elevated microRNA-326 levels regulate the IL-23/IL-23R/Th17 cell axis in Hashimoto’s thyroiditis by targeting a disintegrin and metalloprotease 17. Thyroid. 2020. doi: 10.1089/thy.2019.0552. 
  48. Van der Weerd K, Van Hagen PM, Schrijver B. et al. The peripheral blood compartment in patients with Graves’ disease: activated T lymphocytes and increased transitional and pre-naive mature B lymphocytes. Clin Exp Immunol. 2013;174(2):256-64. doi: 10.1111/cei.12183.
  49. Bossowski A, Grubczak K, Singh P. et al. Analysis of B regulatory cells with phenotype CD19+CD24hiCD27+IL-10+ and CD19+IL-10+ in the peripheral blood of children with Graves’ disease and Hashimoto’s thyroiditis. Pediatr Endocrinol. 2015;14(Suppl 1):40.
  50. Fallahi P, Ferrari SM, Ragusa F. et al. Th1 Chemokines in Autoimmune Endocrine Disorders. J Clin Endocrinol Metab. 2020;105(4). pii: dgz289. doi: 10.1210/clinem/dgz289. 
  51. Kemp EH, Ajjan RA, Metcalfe RA, Watson PF, Weetman AP. IL-14 and IL-16 are expressed in the thyroid of patients with either Graves’ disease or Hashimoto;s thyroiditis. Clin Endocrinol (Oxf). 2015;83(5):726-32. doi: 10.1111/cen.12810. 
  52. Gu LQ, Jia HY, Zhao YJ. et al. Association studies of Interleukin-8 gene in Graves’ disease and Graves’ ophthalmopathy. Endocrine. 2009;36(3):452-456. doi: https://doi.org/10.1007/s12020-009-9240-9. 
  53. Sun L, Zhang X, Dai F. et al.  Elevated interleukin-1β in peripheral blood mononuclear cells contributes to the pathogenesis of autoimmune thyroid diseases, especially of Hashimoto thyroiditis. Endocr. Res. 2016; 11: 1—8.  doi: 10.3109/07435800.2015.1124439. 
  54. Rapoport B, Mclachlan S.M. Graves’ hyperthyroidism is antibody-mediated but is predominantly a Th1-type cytokine disease. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2014;99:4060-1. Doi: 10.1210/jc.2014-3011. 
  55. Guan LJ, Wang X, Meng S. et al. Increased IL-21/IL-21R expression and its proinflammatory effects in autoimmune thyroid disease. Cytokine. 2015;72(2):160-5. doi: 10.1016/j.cyto.2014.11.005. 
  56. Sheremet MI. Apoptosis of blood lymphocytes in patients with autoimmune thyroiditis and its treatment. Mìžnarodnij endokrinologìčnij žurnal. 2018;14(3):252-257. DOI:  10.22141/2224-0721.14.3.2018.136421. (in Ukrainian) 
  57. Zdor VV. Correlation of hormonal and cytokines regulation in case of autoimmune thyroiditis. Clinical and experimental thyroidology. 2017;13(2):45-56. doi: 10.14341/ket2017245-56. (in Russian)
  58. Menconi F, Marcocci C, Marinò M. Diagnosis and classification of graves’disease. Autoimmun Rev. 2014;13:398–402. doi: 10.1016/j.autrev.2014.01.013. 
  59. Yan YR, Gao XL, Zeng J. et al. The association between thyroid autoantibodies in serum and abnormal function and structure of the thyroid. J Int Med Res. 2015;43(3):412-23. doi: 10.1177/0300060514562487. 
  60. Hu YM, Liu W, Lu GH. [Significance of combining tests of thyroid autoantibodies in differential diagnosis between Graves's disease and Hashimoto's hyperthyroidism]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2003 Jun 10; 83(11): 940-2. (in Chinese). PMID: 12899792

Back to issue