Desarrollo de una<em> In vitro</em> Sistema modelo para estudiar la interacción de<em> Equus</em><em> Caballus</em> IgE con su receptor de alta afinidad Fc RI
Summary
The current study describes the development and applications of a genetically engineered assay system based on the transfection of rat basophilic leukemia cells with the equine FcεRIα gene. Transfected cells express a functional receptor where the release of mediators of the allergic response can be activated by IgE and antigen.
Abstract
The interaction of IgE with its high-affinity Fc receptor (FcεRI) followed by an antigenic challenge is the principal pathway in IgE mediated allergic reactions. As a consequence of the high affinity binding between IgE and FcεRI, along with the continuous production of IgE by B cells, allergies usually persist throughout life, with currently no permanent cure available. Horses, especially race horses, which are commonly inbred, are a species of mammals that are very prone to the development of hypersensitivity responses, which can seriously affect their performance. Physiological responses to allergic sensitization in horses mirror that observed in humans and dogs. In this paper we describe the development of an in situ assay system for the quantitative assessment of the release of mediators of the allergic response pertaining to the equine system. To this end, the gene encoding equine FcεRIα was transfected into and expressed onto the surface of parental Rat Basophil Leukemia (RBL-2H3.1) cells. The gene product of the transfected equine α-chain formed a functional receptor complex with the endogenous rat β- and γ-chains 1. The resultant assay system facilitated an assessment of the quantity of mediator secreted from equine FcεRIα transfected RBL-2H3.1 cells following sensitization with equine IgE and antigenic challenge using β-hexosaminidase release as a readout 2, 3. Mediator release peaked at 36.68% ± 4.88% at 100 ng ml-1 of antigen. This assay was modified from previous assays used to study human and canine allergic responses 4, 5. We have also shown that this type of assay system has multiple applications for the development of diagnostic tools and the safety assessment of potential therapeutic intervention strategies in allergic disease 6, 2, 3.
Introduction
Alergia se conoce desde hace milenios. Un tratamiento del asma se describe en el texto médico egipcio antiguo conocido como el Papiro de Ebers (~ 1550 aC) y discutió los remedios herbales para tratarla 7.
Hoy en día la alergia se clasifica como una respuesta de hipersensibilidad de tipo I, donde el tipo de células T helper 2 (TH 2) el brazo del sistema inmunitario dirige la producción de inmunoglobulina E (IgE) anticuerpos en respuesta a antígenos ambientales llamadas alérgenos. Estos son diversas sustancias que comúnmente interactúan con las células del sistema inmunológico y estimulan la síntesis y secreción de citoquinas pro-inflamatorias, incluyendo la interleucina-4 e interleucina-13 8, 9 como lo hacen las partículas en partículas de humo del cigarrillo o de escape diesel que potencian la síntesis de IgE 10.
El aumento de las manifestaciones alérgicas en los países industrializados en los últimos 50 años se ha atribuido a una combinación del efecto decontaminantes del medio ambiente y una tendencia a un ambiente más saneado, que se combinan para cambiar la respuesta inmune hacia un perfil predominado por Th 2 citoquinas, tal como propone la "hipótesis de la higiene" 11.
Como se mencionó anteriormente, los seres humanos no son los únicos mamíferos afectados por la alergia. Cabe destacar que los caballos y los perros también pueden desarrollar respuestas alérgicas clásicas y un estudio de 12 ha demostrado que, al igual que en los seres humanos, la alergia equina se atribuye a factores genéticos y ambientales. Como consecuencia, estos animales presentan buenos modelos para el estudio de la interacción entre las causas genéticas y ambientales de la alergia, su progresión desde la sensibilización a la enfermedad, y las posibles estrategias de intervención una vez que las manifestaciones clínicas se han fijado en
En 1887, Stömmer fue la primera persona en describir la similitud entre el ser humano y el asma equina 13, el efecto de la histamina sobre el sistema cardiovascular equina esmuy similar a la de los seres humanos 14. Los caballos son también la piedra angular de la industria de las carreras de caballos, que vale US $ 72 mil millones con un volumen de apuestas de US $ 115 mil millones al año 15.
La mayoría de los caballos de carreras contemporáneos son descendientes del pequeño número de caballos árabes criados por Lady Anne Blunt a partir de 1878 en adelante. Caballos de carreras modernos están endogámicas comúnmente para seleccionar para capacidades de rendimiento. Son propensos a trastornos genéticos, uno de los cuales es su susceptibilidad a montar respuestas alérgicas. También tienen 1.000 veces más altos niveles de IgE en suero que incluso los seres humanos más gravemente alérgica 16. Caballos en las respuestas alérgicas se manifiestan generalmente como hipersensibilidad a la picadura de insectos (IBH) 17, 18. Resultados de IBH en la dermatitis debido a las picaduras de insectos forman en el género Culicoides. Otra forma de enfermedad alérgica de las vías respiratorias equina es obstrucciones recurrentes (RAO), esto se manifiesta en los pulmones y las vías respiratorias. Se caracteriza por sibilancias y laboratoriorespiración ORed. RAO ocurre comúnmente en respuesta a las esporas de moho, y los altos niveles de IgE alergeno-específica se han registrado en los caballos que sufren de RAO en un estudio de 19 aunque otra investigación no ha confirmado 20.
Estudios sobre la alergia equina giraban alrededor del intento de seguimiento y la neutralización de IgE equina mediante el desarrollo de anticuerpos monoclonales anti-IgE equina (mAbs) 21, 22. Además, el estudio de 23 discute la producción de los dominios extracelulares de α equino de alta afinidad Fc de receptor cadena (FcεRIα) receptor en un intento de detectar y cuantificar suero equino IgE. Un estudio relacionado por Ledin 24 discute un nuevo enfoque destinado a neutralizar la IgE sérica cebando el sistema inmune utilizando un inmunógeno sí / no-yo. Todos estos estudios, sin embargo, carecían de un ensayo eficaz para probar la seguridad y eficacia de sus protocolos. En este artículo, presentamos ahora una sys tales ensayotem aplicable al estudio de las estrategias de diagnóstico y terapéuticas relevantes para el sistema equino, donde la liberación β-hexosaminidasa, como un indicador de la desgranulación de mediador celular, se evaluó en células RBL-2H3.1 que expresan equina FcεRIα. Este protocolo se basa en publicaciones anteriores 25, 4, 5, 2, 3 que describen la ingeniería de células RBL transfectadas con el gen que codifica el dominio de unión a IgE del receptor de alta afinidad para IgE de diferentes especies. El protocolo explica cómo realizar un ensayo de liberación de β-hexosaminidasa, cuyos resultados se presentan como la media ± desviación estándar de tres experimentos.
El ensayo de liberación se desarrolló por primera vez por Siraganian y el gancho 25 para estudiar la alergia humana. El grupo de laboratorio dirigido por el Dr. Rubén Siraganian también desarrolló la línea celular RBL. Estas células RBL se desarrollaron para expresar la FcεRIα humana y el protocolo se publicó por 4. La pieza finalel ensayo de vino con el desarrollo del plásmido pSV en el documento de Neuberger 26 que describe la producción de un anticuerpos IgE mediante la clonación de su gen de la cadena pesada aguas abajo de un gen de ratón para una región variable de IgE que se dirige el hapteno 4-hidroxi-3 nitro-fenacetilo (NP), el anticuerpo quimérico resultante era completamente funcional. La capacidad para desarrollar cualquier IgE focalización el mismo hapteno, mientras que también la clonación de su receptor en la superficie de las células RBL dado lugar a la normalización del ensayo de lo que es un protocolo útil para medir la desgranulación de basófilos.
El ensayo tiene pros y contras. Los pros del ensayo es su adaptabilidad para ser utilizado en cualquier sistema de mamífero, nuestro laboratorio así lo ha utilizado para probar la degranulación en los sistemas humanos, caninos y equinos, y esto se puede lograr simplemente mediante la síntesis de IgE del organismo y la clonación de su receptor sobre la superficie de las células RBL.
Por otra parte,los contras del ensayo es que las células RBL son muy sensibles a los cambios térmicos, mecánicos y de pH, lo que les dan una variación de los niveles de desgranulación dentro del mismo ensayo. Por tanto, se recomienda encarecidamente que los ensayos siempre se repiten por triplicado y luego se toma una media de ellos. Además, las células RBL tienden a cambiar hacia un fenotipo no liberar si se dejan en cultivo de tejidos durante tiempos prolongados (> 10 semanas) 27, por lo que su mantenimiento engorroso. También son propensos a las infecciones por bacterias de micoplasma, que no son visibles desde un microscopio de luz y no cambian la morfología de la célula, sino que cambiar drásticamente sus niveles de desgranulación. Por lo tanto se necesitan pruebas de micoplasma regulares.
Protocol
Representative Results
Discussion
En resumen, los resultados de esta investigación mostraron que cuando las células RBL-2H3.1 expresan FcεRIα equinos están sensibilizados con IgE equina y desafiados por un antígeno, que dan una liberación pico mediador de 36.68% ± 4.88% de la cantidad total de mediador dentro de la células, en comparación con el RBL-2H3.1 células parentales no expresan equina FcεRIα.
Así, este ensayo proporciona una herramienta útil para la investigación y el estudio de las respuestas alérgi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The authors thank Dr. Lynda Partridge for the provision of advice and laboratory facilities.
Materials
| RBL-2H3.1 Expressing Equine FcεRIα | – | – | Produced in the lab |
| Equine IgE anti NIP-HSA | – | – | Produced in the lab |
| 96 Well Plate | Sigma | CLS3595 | – |
| Multi Channel Pipette | Anachem | – | – |
| Incubator | Galaxy R | – | – |
| 4Hydroxy-5-iodo-3-nitrophenylacetic acid | Cambridge Research Biochemicals | N-1070-1 | NIP-OH was conjugated with Human Serum Albumin to make NIP-HSA in the lab |
| Dinitrophenyl Conjugated to Human Serum Albumin | Sigma | A6661 | Abbreviated DNP-HSA |
| Plate Spectrophotometer | Anthos Labtec HT2 | – | – |
| Pipes | Sigma | P1851 | – |
| Sodium Chloride | Sigma | S7653 | – |
| Potassium Chloride | Sigma | P9333 | – |
| Magnesium Chloride | Sigma | M2670 | – |
| Calcium Chloride | Sigma | C1016 | – |
| Triton x100 | Sigma | X100 | – |
| 4-nitrophenyl N-acetyl-β-D-glucosaminide | Sigma | N9376 | Stock solution called β-hexosaminidase substrate was 50mM prepared in DMSO |
| Dimethyl Sulfoxide | Sigma | D2650 | – |
| Citric Acid | Sigma | 251275 | – |
| Sodium Acetate | Sigma | S7670 | – |
| Tris | Sigma | T5941 | – |
References
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