Prendere in giro l'interazione tra cellule natural killer e neuroni nocicettori
Summary
I neuroni nocicettori e le cellule NK interagiscono attivamente in un contesto infiammatorio. Un approccio di co-cultura consente di studiare questa interazione.
Abstract
I neuroni somatosensoriali si sono evoluti per rilevare stimoli nocivi e attivare riflessi difensivi. Condividendo i mezzi di comunicazione, i neuroni nocicettori sintonizzano anche le difese dell’ospite controllando l’attività del sistema immunitario. La comunicazione tra questi sistemi è per lo più adattiva, contribuendo a proteggere l’omeostasi, può anche portare a, o promuovere, l’insorgenza di malattie croniche. Entrambi i sistemi si sono co-evoluti per consentire tale interazione locale, come si trova nei tessuti linfoidi primari e secondari e nelle mucose. Studi recenti hanno dimostrato che i nocicettori rilevano e rispondono direttamente agli antigeni estranei, alle citochine derivate dalle cellule immunitarie e ai microbi.
L’attivazione dei nocicettori non solo provoca ipersensibilità al dolore e prurito, ma abbassa la soglia di attivazione del nocicettore, portando al rilascio locale di neuropeptidi. I peptidi prodotti e rilasciati dai terminali periferici dei nocicettori possono bloccare la chemiotassi e la polarizzazione dei linfociti, controllando la localizzazione, la durata e il tipo di infiammazione. Prove recenti mostrano che i neuroni sensoriali interagiscono con le cellule immunitarie innate attraverso il contatto cellula-cellula, ad esempio, coinvolgendo i recettori di gruppo 2D (NKG2D) sulle cellule natural killer (NK).
Dato che le cellule NK esprimono i recettori affini per vari mediatori prodotti dai nocicettori, è concepibile che i nocicettori utilizzino neuropeptidi per controllare l’attività delle cellule NK. Qui, abbiamo ideato un metodo di co-coltura per studiare le interazioni delle cellule neuron-NK dei nocicettori in un piatto. Utilizzando questo approccio, abbiamo scoperto che i neuroni nocicettori lombari riducono l’espressione delle citochine delle cellule NK. Nel complesso, un tale metodo riduzionista potrebbe essere utile per studiare come i neuroni innervanti del tumore controllano la funzione antitumorale delle cellule NK e come le cellule NK controllano l’eliminazione dei neuroni danneggiati.
Introduction
I corpi cellulari dei neuroni sensoriali hanno origine nei gangli della radice dorsale (DRG). I DRG si trovano nel sistema nervoso periferico (PNS), tra il corno dorsale del midollo spinale e i terminali nervosi periferici. La natura pseudo-unipolare dei neuroni DRG consente il trasferimento di informazioni dal ramo periferico, che innerva il tessuto bersaglio, al ramo centrale, che trasporta le informazioni somatosensoriali al midollo spinale1. Utilizzando recettori dei canali ionici specializzati, i neuroni del primo ordine percepiscono le minacce poste da agenti patogeni, allergeni e inquinanti2, portando all’afflusso di cationi (Na+, Ca2+) e alla generazione di un potenziale d’azione 3,4,5.
Questi neuroni inviano anche il potenziale d’azione antidromica verso la periferia, dove si era verificato il rilevamento iniziale del pericolo, che porta al rilascio locale di neuropeptidi 1,4. Pertanto, i neuroni nocicettori fungono da meccanismo protettivo, avvisando l’ospite del pericolo ambientale 4,5,6,7.
Per comunicare con i neuroni di secondo ordine, i nocicettori rilasciano vari neurotrasmettitori (ad esempio, glutammato) e neuropeptidi (ad esempio, peptide correlato al gene della calcitonina (CGRP), sostanza P (SP) e peptide intestinale vasoattivo (VIP)6,7. Questi peptidi agiscono sui capillari e promuovono lo stravaso plasmatico, l’edema e l’afflusso locale e la modulazione delle cellule immunitarie 2,4,7.
Il sistema somatosensoriale e immunitario utilizza un sistema di comunicazione condiviso composto da citochine e neuropeptidi e dai rispettivi recettori affini4. Mentre questa comunicazione bidirezionale aiuta a proteggere dal pericolo e preservare l’omeostasi, può anche contribuire alla fisiopatologia della malattia4.
Le cellule NK sono classificate come cellule linfoidi innate e sono specializzate per eliminare le cellule infettate viralmente. La funzione delle cellule NK è governata da un equilibrio di recettori stimolatori e inibitori, incluso il recettore attivante NKG2D8. Il ligando endogeno di NKG2D, acido retinoico inducibile precocemente1 (RAE1), è espresso da cellule sottoposte a stress come tumorigenesi e infezione 8,9.
Recenti indagini hanno dimostrato che la lesione dei nervi periferici spinge i neuroni sensoriali ad esprimere molecole disadattive come la statina 2 (STMN2) e RAE1. Pertanto, tramite il contatto cellula-cellula, le cellule NK che esprimono NKG2D sono state attivate dall’interazione con i neuroni che esprimono RAE1. A loro volta, le cellule NK sono state in grado di eliminare i neuroni nocicettori feriti e l’ipersensibilità al dolore contundente normalmente associata a lesioni nervose10. Oltre all’asse NKG2D-RAE1, le cellule NK esprimono i recettori affini per vari mediatori prodotti dai nocicettori. È quindi possibile che questi mediatori modulano l’attività delle cellule NK. Questo articolo presenta un metodo di co-coltura per studiare la biologia dell’interazione neurone-cellule NK nocicettori. Questo approccio aiuterà a far progredire la comprensione di come i neuroni nocicettori modulano le risposte delle cellule immunitarie innate a lesioni, infezioni o tumori maligni.
Protocol
Representative Results
Discussion
Davies et al.11 hanno scoperto che i neuroni feriti sovraregolano RAE1. Attraverso il contatto cellula-cellula, le cellule NK che esprimono NKG2D sono state quindi in grado di identificare ed eliminare i neuroni RAE1+ , che a loro volta limitano il dolore cronico11. Dato che le cellule NK esprimono anche vari recettori neuropeptidici e che questi neuropeptidi sono noti per le loro capacità immunomodulatorie, appare sempre più importante studiare l’inte…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da The New Frontiers in Research Fund (NFRFE201901326), Canadian Institutes of Health Research (162211, 461274, 461275), Canadian Foundation for Innovation (37439), Canada Research Chair program (950-231859), Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RGPIN-2019-06824) e Fonds de Recherche du Québec Nature et technologies (253380).
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 |
References
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