ナチュラルキラー細胞と侵害受容器ニューロンの相互作用を解明する
Summary
侵害受容器ニューロンとNK細胞は、炎症性の状況において活発に相互作用する。共同文化アプローチは、この相互作用を研究することを可能にします。
Abstract
体性感覚ニューロンは、有害な刺激を検出し、防御反射を活性化するように進化してきました。侵害受容器ニューロンは、コミュニケーション手段を共有することにより、免疫系の活動を制御することによって宿主防御も調整します。これらのシステム間の通信は主に適応的であり、恒常性を保護するのに役立ち、慢性疾患の発症につながるか、または促進する可能性もあります。両方のシステムは、一次および二次リンパ組織および粘膜に見られるような局所相互作用を可能にするために共進化した。最近の研究では、侵害受容器が外来抗原、免疫細胞由来サイトカイン、および微生物を直接検出して応答することが実証されています。
侵害受容器の活性化は、疼痛過敏症およびかゆみをもたらすだけでなく、侵害受容器発火閾値を低下させ、神経ペプチドの局所放出をもたらす。侵害受容器の末梢末端によって産生され、そこから放出されるペプチドは、リンパ球の走化性および分極をブロックし、炎症の局在、持続時間、およびタイプを制御することができる。最近の証拠は、感覚ニューロンが細胞間接触 を介して 自然免疫細胞と相互作用し、例えばナチュラルキラー(NK)細胞上のグループ2D(NKG2D)受容体に関与することを示しています。
NK細胞が様々な侵害受容器産生メディエーターの同族受容体を発現していることを考えると、侵害受容器は神経ペプチドを用いてNK細胞の活性を制御していると考えられます。ここでは、ディッシュ中で侵害受容器ニューロン-NK細胞の相互作用を研究するための共培養法を考案します。このアプローチを用いて、腰椎侵害受容器ニューロンがNK細胞のサイトカイン発現を低下させることを見出しました。全体として、このような還元主義的方法は、腫瘍神経支配ニューロンがNK細胞の抗癌機能をどのように制御するか、およびNK細胞が損傷ニューロンの排除をどのように制御するかを研究するのに役立つ可能性があります。
Introduction
感覚ニューロンの細胞体は、後根神経節(DRG)に由来します。DRGは、脊髄の背角と末梢神経終末の間の末梢神経系(PNS)に位置しています。DRGニューロンの擬似単極性は、標的組織を神経支配する末梢枝から、体性感覚情報を脊髄に運ぶ中心枝への情報の伝達を可能にする1。特殊なイオンチャネル受容体を使用して、一次ニューロンは病原体、アレルゲン、汚染物質2によってもたらされる脅威を感知し、陽イオン(Na+、Ca2+)の流入と活動電位3,4,5の生成につながります。
これらのニューロンはまた、最初の危険感知が起こった末梢に向かってアンチドロミック活動電位を送り、それが神経ペプチドの局所放出をもたらす1,4。したがって、侵害受容器ニューロンは保護メカニズムとして機能し、宿主に環境の危険を警告します4,5,6,7。
侵害受容器は、二次ニューロンと通信するために、様々な神経伝達物質(例えば、グルタミン酸)および神経ペプチド(例えば、カルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)、サブスタンスP(SP)、および血管作動性腸管ペプチド(VIP))を放出する6,7。これらのペプチドは毛細血管に作用し、血漿外漏出、浮腫、および免疫細胞の局所流入および調節を促進する2、4、7。
体性感覚系と免疫系は、サイトカインと神経ペプチド、およびそれぞれの同族受容体で構成される共有コミュニケーションシステムを利用しています4。この双方向通信は、危険からの保護と恒常性の維持に役立ちますが、疾患の病態生理にも貢献する可能性があります4。
NK細胞は自然リンパ系細胞に分類され、ウイルス感染細胞を排除することに特化しています。NK細胞機能は、活性化受容体NKG2D8を含む刺激受容体と抑制受容体のバランスによって支配されています。NKG2Dの内因性リガンドは、レチノイン酸初期誘導性1(RAE1)、腫瘍形成や感染などのストレスを受けている細胞によって発現される8,9。
最近の研究では、末梢神経損傷が感覚ニューロンを駆り立てて、スタスミン2(STMN2)やRAE1などの不適応分子を発現させることが示されています。このように、細胞間接触 を介して 、NKG2D発現NK細胞は、RAE1発現ニューロンとの相互作用によって活性化された。次に、NK細胞は、損傷した侵害受容器ニューロンと、通常は神経損傷に関連する鈍的疼痛過敏症を排除することができました10。NKG2D-RAE1軸に加えて、NK細胞は様々な侵害受容器産生メディエーターの同族受容体を発現する。したがって、これらのメディエーターがNK細胞活性を調節する可能性があります。この論文は、侵害受容器ニューロン-NK細胞相互作用の生物学を調べるための共培養法を提示します。このアプローチは、侵害受容器ニューロンが損傷、感染、または悪性腫瘍に対する自然免疫細胞の応答をどのように調節するかについての理解を深めるのに役立ちます。
Protocol
Representative Results
Discussion
Daviesら11 は、損傷したニューロンがRAE1をアップレギュレートすることを発見した。その後、細胞間接触 を介して 、NKG2D発現NK細胞はRAE1+ ニューロンを同定して排除することができ、それが慢性疼痛を制限しました11。NK細胞も様々な神経ペプチド受容体を発現しており、その免疫調節能が知られていることから、NK細胞と侵害受容器神経細胞?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、研究基金のニューフロンティア(NFRFE201901326)、カナダ健康研究所(162211、461274、461275)、カナダイノベーション財団(37439)、カナダ研究委員長プログラム(950-231859)、カナダ自然科学工学研究評議会(RGPIN-2019-06824)、およびケベック自然と技術財団(253380)によってサポートされました。
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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