إثارة التفاعل بين الخلايا القاتلة الطبيعية والخلايا العصبية المستقبلة للألم
Summary
تتفاعل الخلايا العصبية المستقبلة للألم والخلايا القاتلة الطبيعية بنشاط في سياق التهابي. يتيح نهج الثقافة المشتركة دراسة هذا التفاعل.
Abstract
تطورت الخلايا العصبية الحسية الجسدية للكشف عن المنبهات الضارة وتنشيط ردود الفعل الدفاعية. من خلال مشاركة وسائل الاتصال ، تقوم الخلايا العصبية المستقبلة للألم أيضا بضبط دفاعات المضيف من خلال التحكم في نشاط الجهاز المناعي. يكون الاتصال بين هذه الأنظمة في الغالب تكيفيا ، مما يساعد على حماية التوازن ، ويمكن أن يؤدي أيضا إلى ظهور الأمراض المزمنة أو يعززها. تطور كلا النظامين معا للسماح بمثل هذا التفاعل المحلي ، كما هو موجود في الأنسجة اللمفاوية الأولية والثانوية والغشاء المخاطي. أظهرت الدراسات الحديثة أن مستقبلات الألم تكتشف وتستجيب مباشرة للمستضدات الأجنبية والسيتوكينات المشتقة من الخلايا المناعية والميكروبات.
لا يؤدي تنشيط مستقبلات الألم إلى فرط الحساسية والحكة فحسب ، بل يقلل من عتبة إطلاق مستقبلات الألم ، مما يؤدي إلى إطلاق الببتيدات العصبية محليا. يمكن للببتيدات التي تنتجها الطرفيات الطرفية لمستقبلات الألم وتنطلق منها أن تمنع الانجذاب الكيميائي واستقطاب الخلايا الليمفاوية ، وتتحكم في توطين الالتهاب ومدته ونوعه. تظهر الأدلة الحديثة أن الخلايا العصبية الحسية تتفاعل مع الخلايا المناعية الفطرية عن طريق الاتصال بالخلايا الخلوية ، على سبيل المثال ، إشراك مستقبلات المجموعة 2D (NKG2D) على الخلايا القاتلة الطبيعية (NK).
بالنظر إلى أن الخلايا القاتلة الطبيعية تعبر عن المستقبلات المشابهة لمختلف الوسطاء الذين ينتجهم مستقبلات الألم ، فمن المتصور أن مستقبلات الألم تستخدم الببتيدات العصبية للتحكم في نشاط الخلايا القاتلة الطبيعية. هنا ، نبتكر طريقة زراعة مشتركة لدراسة تفاعلات الخلايا العصبية القاتلة الطبيعية في طبق. باستخدام هذا النهج ، وجدنا أن الخلايا العصبية القطنية المستقبلة للألم تقلل من تعبير السيتوكين في الخلايا القاتلة الطبيعية. بشكل عام ، يمكن أن تكون هذه الطريقة الاختزالية مفيدة لدراسة كيفية تحكم الخلايا العصبية المعصبة للورم في الوظيفة المضادة للسرطان للخلايا القاتلة الطبيعية وكيف تتحكم الخلايا القاتلة الطبيعية في القضاء على الخلايا العصبية المصابة.
Introduction
تنشأ الأجسام الخلوية للخلايا العصبية الحسية في العقد الجذرية الظهرية (DRG). تقع DRG في الجهاز العصبي المحيطي (PNS) ، بين القرن الظهري للحبل الشوكي وأطراف الأعصاب الطرفية. تسمح الطبيعة الزائفة أحادية القطب للخلايا العصبية DRG بنقل المعلومات من الفرع المحيطي ، الذي يعصب الأنسجة المستهدفة ، إلى الفرع المركزي ، الذي يحمل المعلومات الحسية الجسدية إلى الحبل الشوكي1. باستخدام مستقبلات القناة الأيونية المتخصصة ، تستشعر الخلايا العصبية من الدرجة الأولى التهديدات التي تشكلها مسببات الأمراض والمواد المسببة للحساسية والملوثات2 ، مما يؤدي إلى تدفق الكاتيونات (Na + ، Ca2+) وتوليد جهد الفعل3،4،5.
ترسل هذه الخلايا العصبية أيضا إمكانات عمل مضادة للدروم نحو المحيط ، حيث حدث استشعار الخطر الأولي ، مما يؤدي إلى الإطلاق المحلي للببتيدات العصبية 1,4. لذلك ، تعمل الخلايا العصبية مستقبلات الألم كآلية وقائية ، تنبه المضيف إلى الخطر البيئي4،5،6،7.
للتواصل مع الخلايا العصبية من الدرجة الثانية ، تطلق مستقبلات الألم العديد من الناقلات العصبية (مثل الغلوتامات) والببتيدات العصبية (على سبيل المثال ، الببتيد المرتبط بجين الكالسيتونين (CGRP) ، والمادة P (SP) ، والببتيد المعوي النشط في الأوعية (VIP))6,7. تعمل هذه الببتيدات على الشعيرات الدموية وتعزز تسرب البلازما والوذمة والتدفق المحلي وتعديل الخلايا المناعية2،4،7.
يستخدم الجهاز الحسي الجسدي والجهاز المناعي نظام اتصال مشترك يتكون من السيتوكينات والببتيدات العصبية ، ومستقبلاتها المشابهة4. في حين أن هذا الاتصال ثنائي الاتجاه يساعد على الحماية من الخطر والحفاظ على التوازن ، فإنه يمكن أن يساهم أيضا في الفيزيولوجيا المرضيةللأمراض 4.
تصنف الخلايا القاتلة الطبيعية على أنها خلايا لمفاوية فطرية وهي متخصصة في القضاء على الخلايا المصابة بالفيروس. تخضع وظيفة الخلية القاتلة الطبيعية لتوازن المستقبلات التحفيزية والمثبطة ، بما في ذلك المستقبل المنشط NKG2D8. يتم التعبير عن الرباط الداخلي ل NKG2D ، حمض الريتينويك المحرض المبكر 1 (RAE1) ، من خلال الخلايا التي تخضع للإجهاد مثل تكوين الورم والعدوى 8,9.
أظهرت التحقيقات الحديثة أن إصابة الأعصاب الطرفية تدفع الخلايا العصبية الحسية للتعبير عن جزيئات غير قادرة على التكيف مثل stathmin 2 (STMN2) و RAE1. وهكذا ، عن طريق الاتصال بالخلية الخلوية ، تم تنشيط الخلايا القاتلة الطبيعية المعبرة عن NKG2D عن طريق التفاعل مع الخلايا العصبية المعبرة عن RAE1. في المقابل ، تمكنت الخلايا القاتلة الطبيعية من القضاء على الخلايا العصبية المصابة مستقبلات الألم وفرط الحساسية الحاد للألم المرتبط عادة بإصابة الأعصاب10. بالإضافة إلى محور NKG2D-RAE1 ، تعبر الخلايا القاتلة الطبيعية عن المستقبلات المشابهة لمختلف الوسطاء الذين ينتجهم مستقبلات الألم. لذلك من الممكن أن يقوم هؤلاء الوسطاء بتعديل نشاط الخلايا القاتلة الطبيعية. تقدم هذه الورقة طريقة استزراع مشترك للتحقيق في بيولوجيا تفاعل الخلايا العصبية القاتلة الطبيعية مستقبلات للألم. سيساعد هذا النهج في تعزيز فهم كيفية تعديل الخلايا العصبية المستقبلة للألم لاستجابات الخلايا المناعية الفطرية للإصابة أو العدوى أو الورم الخبيث.
Protocol
Representative Results
Discussion
وجد Davies et al.11 أن الخلايا العصبية المصابة تنظم RAE1. من خلال الاتصال بالخلايا الخلوية ، تمكنت خلايا NKG2D التي تعبر عن NKG من تحديد الخلايا العصبية RAE1 + والقضاء عليها ، والتي بدورها تحد من الألم المزمن11. بالنظر إلى أن الخلايا القاتلة الطبيعية تعبر أيضا عن مستقب?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل صندوق الحدود الجديدة في الأبحاث (NFRFE201901326) ، والمعاهد الكندية للبحوث الصحية (162211 ، 461274 ، 461275) ، والمؤسسة الكندية للابتكار (37439) ، وبرنامج كرسي الأبحاث الكندي (950-231859) ، ومجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا (RGPIN-2019-06824) ، وصندوق أبحاث الطبيعة والتقنيات في كيبيك (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
- Berta, T., Qadri, Y., Tan, P. H., Ji, R. R. Targeting dorsal root ganglia and primary sensory neurons for the treatment of chronic pain. Expert Opinion on Therapeutic Targets. 21 (7), 695-703 (2017).
- Baral, P., et al. Nociceptor sensory neurons suppress neutrophil and gammadelta T cell responses in bacterial lung infections and lethal pneumonia. Nature Medicine. 24, 417-426 (2018).
- Binshtok, A. M., et al. Nociceptors are interleukin-1beta sensors. Journal of Neuroscience. 28 (52), 14062-14073 (2008).
- Chesne, J., Cardoso, V., Veiga-Fernandes, H. Neuro-immune regulation of mucosal physiology. Mucosal Immunology. 12 (1), 10-20 (2019).
- Samad, T. A., et al. Interleukin-1beta-mediated induction of Cox-2 in the CNS contributes to inflammatory pain hypersensitivity. Nature. 410 (6827), 471-475 (2001).
- Godinho-Silva, C., et al. Light-entrained and brain-tuned circadian circuits regulate ILC3s and gut homeostasis. Nature. 574, 254-258 (2019).
- Talbot, J., et al. Feeding-dependent VIP neuron-ILC3 circuit regulates the intestinal barrier. Nature. 579, 575-580 (2020).
- Raulet, D. H., Gasser, S., Gowen, B. G., Deng, W., Jung, H. Regulation of ligands for the NKG2D activating receptor. Annual Review of Immunology. 31, 413-441 (2013).
- Vivier, E., et al. Innate or adaptive immunity? The example of natural killer cells. Science. 331, 44-49 (2011).
- Davies, A. J., et al. Natural Killer Cells Degenerate Intact Sensory Afferents following Nerve Injury. Cell. 176, 716-728 (2019).
- Perner, C., Sokol, C. L. Protocol for dissection and culture of murine dorsal root ganglia neurons to study neuropeptide release. STAR Protocols. 2, 100333 (2021).
- Goswami, S. C., et al. Molecular signatures of mouse TRPV1-lineage neurons revealed by RNA-Seq transcriptome analysis. Journal of Pain. 15, 1338-1359 (2014).
- Mishra, S. K., Tisel, S. M., Orestes, P., Bhangoo, S. K., Hoon, M. A. TRPV1-lineage neurons are required for thermal sensation. EMBO J. 30, 582-593 (2011).
- Kim, H. S., et al. Attenuation of natural killer cell functions by capsaicin through a direct and TRPV1-independent mechanism. Carcinogenesis. 35, 1652-1660 (2014).
