Sviluppo di un modello colite Antigen-driven per studiare presentazione di antigeni da cellule presentanti l'antigene alle cellule T

L'intestino è il più grande superficie del corpo che è esposto all'ambiente esterno. array Vaste di microbi residenti colonizzano l'intestino umano per formare il microbiota intestinale (o microflora). Questo è stimato a contenere fino a 100 trilioni di cellule microbiche e costituisce uno degli habitat batteriche più densamente popolate noti in biologia ^1-3. Nel GIT batteri colonizzare una nicchia intestinale dove sopravvivono e si moltiplicano ^4. In cambio, il microbiota dota l'host con l'aggiunta di caratteristiche funzionali non codificati sul suo genoma ^1. Ad esempio il microbiota stimola la proliferazione delle cellule epiteliali, produce vitamine che ospita non possono produrre da soli, regola il metabolismo e protegge contro gli agenti patogeni ^4-6. Dato questo rapporto vantaggioso, alcuni autori hanno suggerito che gli esseri umani sono "super-organismi" o "holobionts" che sono un mix di batteri e umane geni ^7,8. Dato l'impatto positivo del microbiota sull'host (umana), il sistema immunitario intestinale deve tollerare microbi commensali per consentire la loro esistenza nel lume, ma anche uccidere gli agenti patogeni che invadono dal lato luminale ^9-11. Il sistema immunitario intestinale ha messo a punto meccanismi per distinguere tra microbi luminali innocui e potenzialmente nocivi; tuttavia questi meccanismi non sono ancora ben compresi ^12. Mantenere l'integrità intestinale richiede un omeostasi immunitaria strettamente regolata per mantenere l'equilibrio tra tolleranza e immunità ^13. Uno squilibrio nella omeostasi immunitaria contribuisce alla induzione di malattie intestinali come la malattia infiammatoria intestinale (IBD) ^3,14.

Ci sono due principali tipi di IBD: malattia di Crohn (CD) e la colite ulcerosa (UC). I pazienti affetti da queste malattie in genere soffrono di sanguinamento rettale, diarrea grave e dolore addominale ^15,16. La singola causa di IBD è ancorasconosciuta, ma una combinazione di fattori genetici, influenze ambientali e le risposte immunitarie sregolati potrebbe essere l'evento chiave per lo sviluppo della malattia ^15.

Modelli animali per IBD sono stati utilizzati da oltre 50 anni. Negli ultimi decenni sono stati sviluppati nuovi sistemi modello IBD per testare le varie ipotesi riguardanti la patogenesi delle IBD ^17,18. Il modello più caratterizzato di colite cronica è il modello di trasferimento di cellule T che induce rottura dell'omeostasi delle cellule T ^19,20. Questo modello prevede il trasferimento di cellule T naive da topi immunocompetenti in host che mancano T e cellule B (come RAG ^{– / –} e topi SCID) ^16,21. Lo sviluppo della malattia in questo modello è monitorato per 3-10 settimane valutando la presenza di diarrea, ridotta attività fisica, e perdita di peso corporeo. Questo si chiama così la sindrome da deperimento ^16. Rispetto al topi sani i tessuti del colon degli eserciti trapiantati è Thicker, più corto e più pesante ^16. Utilizzando il modello di trasferimento di cellule T, è possibile comprendere come differenti popolazioni di cellule T possono contribuire alla patogenesi delle IBD ^22. Il modello di trasferimento di cellule T non analizza le interazioni tra APC e cellule T nel processo della malattia in modo antigene-specifica. È stato dimostrato che una interazione tra cellule mieloidi e cellule linfoidi potrebbe essere responsabile per lo sviluppo di infiammazione intestinale ^23. Anche se molti aspetti della IBD sono stati chiariti, gli eventi iniziali che portano allo sviluppo della malattia devono ancora essere ben compreso.

È stato dimostrato che, in assenza del trasferimento microbioti colite non può essere stabilita ^24. Recentemente, diverse teorie suggeriscono che IBD potrebbe essere il risultato di una risposta immunitaria contro batteri commensali ^25. Gli autori hanno anche proposto che batteri commensali sono essenziali per indurre infiammazione nell'intestino distale^26. In assenza di germi (GF) animali il sistema immunitario intestinale è generalmente compromessa ^27,28, ma una colonizzazione di questi topi con una miscela di connessione specifici patogeni batteri risultati nello sviluppo della completamente competente sistema immunitario intestinale ^29. Quindi, il microbioti sembra essere un elemento chiave nella patogenesi delle IBD, sia come meccanismo che predispone o protegge contro lo sviluppo di infiammazione intestinale ^30,31. Teorie attuali suggeriscono che IBD è il risultato di uno squilibrio microbico, chiamato disbiosi, in pazienti geneticamente predisposti ^32, ma non è ancora chiaro se il disbiosi è la causa o la conseguenza della malattia ^12. Considerando il ruolo dei microrganismi nello sviluppo di IBD, esperimenti in vitro hanno dimostrato che le cellule T CD4 ⁺ possono essere attivati ​​da APC pulsate con batteri intestinali ^33,34.

Inoltre, è stato dimostrato che gli antigeni dadiverse specie batteriche commensali, come E. coli, Bacteroides, Eubacterium e Proteus, sono in grado di attivare le cellule T CD4 ^{+ 35.} Ciò indica che la presentazione di antigeni batterici a cellule T è di importanza per lo sviluppo delle IBD. Per ridurre la complessità di molteplici antigeni derivati ​​dalla microflora nel processo di malattia, un ceppo di E.coli è stato creato che produce l'antigene OVA. Trasferimento colite è stata indotta iniettando cellule T OVA-specifici in RAG ^{– / –} animali colonizzato con OVA esprimono E. coli.

Questo modello si basa su recenti prove che suggeriscono che CX ₃ CR1 ⁺ parlamentari, un importante sottoinsieme di cellule nel colon lamina propria (CLP) ^36, interagiscono con le cellule T CD4 ⁺ durante il trasferimento colite ^37. Parlamentari campione lume intestinale per l'antigene di particelle, come i batteri, usando i loro dendriti ^{36, 38,39.} Studi precedentidimostrato che mp può anche assumere antigeni solubili, come OVA, introdotti nel intestinale lume ^40,41. Data l'abbondanza di CX ₃ CR1 ⁺ parlamentari nel CLP, è possibile che queste cellule possono assaggiare i batteri luminali e interagire con le cellule T CD4. Confocale di topi trapiantati con cellule specifiche per OVA T CD4 ⁺ colonizzati con E. coli CFP-OVA, dimostrano che CX ₃ CR1 ⁺ mp sono in contatto con cella OT-II ⁺ T CD4 durante lo sviluppo di colite antigene-indotta. Questo modello permette lo studio del processo di presentazione dell'antigene tra APC intestinali e linfociti T specifici solo per particolari batteri antigene esprimendo nel lume intestinale.