Das Zusammenspiel zwischen natürlichen Killerzellen und Nozizeptorneuronen herauskitzeln
Summary
Nozizeptorneuronen und NK-Zellen interagieren aktiv in einem entzündlichen Kontext. Ein Kokulturansatz ermöglicht es, dieses Zusammenspiel zu untersuchen.
Abstract
Somatosensorische Neuronen haben sich entwickelt, um schädliche Reize zu erkennen und Abwehrreflexe zu aktivieren. Durch den Austausch von Kommunikationsmitteln stimmen Nozizeptorneuronen auch die Abwehrkräfte des Wirts ab, indem sie die Aktivität des Immunsystems steuern. Die Kommunikation zwischen diesen Systemen ist meist adaptiv und hilft, die Homöostase zu schützen, sie kann auch zum Ausbruch chronischer Krankheiten führen oder diese fördern. Beide Systeme haben sich gemeinsam entwickelt, um eine solche lokale Interaktion zu ermöglichen, wie sie in primären und sekundären lymphatischen Geweben und Schleimhäuten zu finden ist. Neuere Studien haben gezeigt, dass Nozizeptoren Fremdantigene, Immunzell-abgeleitete Zytokine und Mikroben direkt erkennen und darauf reagieren.
Die Aktivierung von Nozizeptoren führt nicht nur zu Schmerzüberempfindlichkeit und Juckreiz, sondern senkt auch die Nozizeptor-Feuerschwelle, was zur lokalen Freisetzung von Neuropeptiden führt. Die Peptide, die von den peripheren Terminals von Nozizeptoren produziert und freigesetzt werden, können die Chemotaxis und Polarisation von Lymphozyten blockieren und die Lokalisation, Dauer und Art der Entzündung kontrollieren. Jüngste Erkenntnisse zeigen, dass sensorische Neuronen mit angeborenen Immunzellen über Zell-Zell-Kontakt interagieren, zum Beispiel Gruppen-2D-Rezeptoren (NKG2D) auf natürlichen Killerzellen (NK).
Da NK-Zellen die verwandten Rezeptoren für verschiedene Nozizeptor-produzierte Mediatoren exprimieren, ist es denkbar, dass Nozizeptoren Neuropeptide verwenden, um die Aktivität von NK-Zellen zu steuern. Hier entwickeln wir eine Co-Kulturmethode, um Nozizeptor-Neuron-NK-Zell-Interaktionen in einer Schale zu untersuchen. Mit diesem Ansatz fanden wir heraus, dass lumbale Nozizeptorneuronen die NK-Zellzytokinexpression verringern. Insgesamt könnte eine solche reduktionistische Methode nützlich sein, um zu untersuchen, wie tumorinnervierende Neuronen die Antikrebsfunktion von NK-Zellen steuern und wie NK-Zellen die Eliminierung verletzter Neuronen steuern.
Introduction
Die Zellkörper sensorischer Neuronen stammen aus den dorsalen Wurzelganglien (DRG). Die DRG befinden sich im peripheren Nervensystem (PNS), zwischen dem Rückenhorn des Rückenmarks und den peripheren Nervenendigungen. Die pseudo-unipolare Natur von DRG-Neuronen ermöglicht die Übertragung von Informationen vom peripheren Ast, der das Zielgewebe innerviert, zum zentralen Ast, der die somatosensorische Information zum Rückenmark transportiert1. Unter Verwendung spezialisierter Ionenkanalrezeptoren spüren Neuronen erster Ordnung Bedrohungen durch Krankheitserreger, Allergene und Schadstoffe2, was zum Einstrom von Kationen (Na+, Ca2+) und zur Erzeugung eines Aktionspotentials 3,4,5 führt.
Diese Neuronen senden auch ein antidromisches Aktionspotential in Richtung Peripherie, wo die anfängliche Gefahrenwahrnehmung aufgetreten war, was zur lokalen Freisetzung von Neuropeptidenführt 1,4. Daher dienen die Nozizeptorneuronen als Schutzmechanismus, der den Wirt vor Umweltgefahren 4,5,6,7 warnt.
Um mit Neuronen zweiter Ordnung zu kommunizieren, setzen die Nozizeptoren verschiedene Neurotransmitter (z. B. Glutamat) und Neuropeptide (z. B. Calcitonin-Gen-verwandtes Peptid (CGRP), Substanz P (SP) und vasoaktives intestinales Peptid (VIP)) frei)6,7. Diese Peptide wirken auf Kapillaren und fördern Plasmaextravasation, Ödeme und den lokalen Einstrom und die Modulation von Immunzellen 2,4,7.
Das somatosensorische und das Immunsystem nutzen ein gemeinsames Kommunikationssystem, das aus Zytokinen und Neuropeptiden und ihren jeweiligen verwandten Rezeptoren besteht4. Während diese bidirektionale Kommunikation hilft, vor Gefahren zu schützen und die Homöostase zu erhalten, kann sie auch zur Krankheitspathophysiologie beitragen4.
NK-Zellen werden als angeborene lymphatische Zellen klassifiziert und sind darauf spezialisiert, viral infizierte Zellen zu eliminieren. Die NK-Zellfunktion wird durch ein Gleichgewicht von stimulierenden und inhibitorischen Rezeptoren gesteuert, einschließlich des aktivierenden Rezeptors NKG2D8. Der endogene Ligand von NKG2D, Retinsäure früh induzierbar1 (RAE1), wird von Zellen exprimiert, die Stress ausgesetzt sind, wie Tumorgenese und Infektion 8,9.
Neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass periphere Nervenverletzungen sensorische Neuronen dazu bringen, maladaptive Moleküle wie Stathmin 2 (STMN2) und RAE1 zu exprimieren. So wurden über Zell-Zell-Kontakt NKG2D-exprimierende NK-Zellen durch Interaktion mit RAE1-exprimierenden Neuronen aktiviert. Im Gegenzug waren NK-Zellen in der Lage, verletzte Nozizeptorneuronen und stumpfe Schmerzüberempfindlichkeit zu eliminieren, die normalerweise mit Nervenverletzungen einhergeht10. Zusätzlich zur NKG2D-RAE1-Achse exprimieren NK-Zellen die verwandten Rezeptoren für verschiedene Nozizeptor-produzierte Mediatoren. Es ist daher möglich, dass diese Mediatoren die NK-Zellaktivität modulieren. Dieser Artikel stellt eine Kokulturmethode vor, um die Biologie der Neuron-NK-Zellinteraktion des Nozizeptors zu untersuchen. Dieser Ansatz wird dazu beitragen, das Verständnis dafür zu verbessern, wie Nozizeptorneuronen angeborene Immunzellreaktionen auf Verletzungen, Infektionen oder Malignität modulieren.
Protocol
Representative Results
Discussion
Davies et al.11 fanden heraus, dass verletzte Neuronen RAE1 hochregulieren. Über Zell-Zell-Kontakt konnten NKG2D-exprimierende NK-Zellen dann RAE1+ -Neuronen identifizieren und eliminieren, was wiederum chronische Schmerzen begrenzt11. Angesichts der Tatsache, dass NK-Zellen auch verschiedene Neuropeptidrezeptoren exprimieren und dass diese Neuropeptide für ihre immunmodulatorischen Fähigkeiten bekannt sind, erscheint es immer wichtiger, die Interakti…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde vom New Frontiers in Research Fund (NFRFE201901326), den Canadian Institutes of Health Research (162211, 461274, 461275), der Canadian Foundation for Innovation (37439), dem Canada Research Chair Program (950-231859), dem Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2019-06824) und dem Fonds de Recherche du Québec Nature et technologies (253380) unterstützt.
Materials
| Anti-mouse CD16/32 | Jackson Laboratory | Cat no: 017769 | |
| B-27 | Jackson Laboratory | Cat no: 009669 | |
| Bovine Serum Albumin (BSA) culture grade | World Precision Instruments | Cat no: 504167 | |
| BV421 anti-mouse NK-1.1 | Fisher Scientific | Cat no: 12430112 | |
| Cell strainer (50 μm) | Fisher Scientific | Cat no: A3160702 | |
| Collagenase IV | Fisher Scientific | Cat no: 15140148 | |
| Diphteria toxinfl/fl | Fisher Scientific | Cat no: SH3057402 | |
| Dispase II | Fisher Scientific | Cat no: 13-678-20B | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) | Fisher Scientific | Cat no: 07-200-95 | |
| EasySep Mouse NK Cell Isolation Kit | Sigma | Cat no: CLS2595 | |
| Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Sigma | Cat no: C0130 | |
| FACSAria III | Sigma | Cat no: 04942078001 | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | Cat no: 806552 | |
| FITC anti-mouse NKp46 | Sigma | Cat no: L2020 | |
| Flat bottom 96-well plate | Sigma | Cat no: 03690 | |
| Glass Pasteur pipette | Sigma | Cat no: 470236-274 | |
| Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) | VWR | Cat no: 02-0131 | |
| Laminin | Cedarlane | Cat no: 03-50/31 | |
| L-Glutamine | Gibco | Cat no: A14867-01 | |
| Mouse recombinant IL-15 | Gibco | Cat no: 22400-089 | |
| Mouse recombinant IL-2 | Gibco | Cat no: 21103-049 | |
| Nerve Growth Factor (NGF) | Life Technologies | Cat no: 13257-019 | |
| Neurobasal media | PeproTech | Cat no: 450-51-10 | |
| PE anti-mouse GM-CSF | PeproTech | Cat no: 212-12 | |
| Penicillin and Streptomycin | PeproTech | Cat no: 210-15 | |
| Pestles | Stem Cell Technology | Cat no: 19855 | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Biolegend | Cat no: 108732 | Clone PK136 |
| RPMI 1640 media | Biolegend | Cat no: 137606 | Clone 29A1.4 |
| TRPV1Cre | Biolegend | Cat no: 505406 | Clone MP1-22E9 |
| Tweezers and dissection tools. | Biolegend | Cat no: 65-0865-14 | |
| U-Shaped-bottom 96-well plate | Biolegend | Cat no: 101319 | |
| Viability Dye eFlour-780 | Becton Dickinson |
Riferimenti
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