Descubrir la interacción entre las células asesinas naturales y las neuronas nociceptoras
Summary
Las neuronas nociceptoras y las células NK interactúan activamente en un contexto inflamatorio. Un enfoque de co-cultura permite estudiar esta interacción.
Abstract
Las neuronas somatosensoriales han evolucionado para detectar estímulos nocivos y activar reflejos defensivos. Al compartir medios de comunicación, las neuronas nociceptoras también sintonizan las defensas del huésped al controlar la actividad del sistema inmunológico. La comunicación entre estos sistemas es principalmente adaptativa, ayudando a proteger la homeostasis, también puede conducir a, o promover, la aparición de enfermedades crónicas. Ambos sistemas coevolucionaron para permitir dicha interacción local, como se encuentra en los tejidos linfoides primarios y secundarios y la mucosa. Estudios recientes han demostrado que los nociceptores detectan y responden directamente a antígenos extraños, citoquinas derivadas de células inmunes y microbios.
La activación de los nociceptores no solo produce hipersensibilidad al dolor y picazón, sino que también reduce el umbral de disparo del nociceptor, lo que lleva a la liberación local de neuropéptidos. Los péptidos que son producidos por, y liberados de, los terminales periféricos de los nociceptores pueden bloquear la quimiotaxis y la polarización de los linfocitos, controlando la localización, la duración y el tipo de inflamación. La evidencia reciente muestra que las neuronas sensoriales interactúan con las células inmunes innatas a través del contacto célula-célula, por ejemplo, involucrando receptores del grupo 2D (NKG2D) en células asesinas naturales (NK).
Dado que las células NK expresan los receptores afines para varios mediadores producidos por nociceptores, es concebible que los nociceptores utilicen neuropéptidos para controlar la actividad de las células NK. Aquí, ideamos un método de cocultivo para estudiar las interacciones neuronal-célula NK nociceptor en un plato. Usando este enfoque, encontramos que las neuronas nociceptoras lumbares disminuyen la expresión de citoquinas de las células NK. En general, tal método reduccionista podría ser útil para estudiar cómo las neuronas inervantes de tumores controlan la función anticancerígena de las células NK y cómo las células NK controlan la eliminación de las neuronas lesionadas.
Introduction
Los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales se originan en los ganglios de la raíz dorsal (DRG). Los DRG se encuentran en el sistema nervioso periférico (SNP), entre el asta dorsal de la médula espinal y las terminales nerviosas periféricas. La naturaleza pseudo-unipolar de las neuronas DRG permite la transferencia de información de la rama periférica, que inerva el tejido diana, a la rama central, que lleva la información somatosensorial a la médula espinal1. Utilizando receptores de canales iónicos especializados, las neuronas de primer orden detectan las amenazas planteadas por patógenos, alérgenos y contaminantes2, lo que lleva a la afluencia de cationes (Na+,Ca2+) y a la generación de un potencial de acción 3,4,5.
Estas neuronas también envían potencial de acción antidrómica hacia la periferia, donde se había producido la detección inicial del peligro, lo que conduce a la liberación local de neuropéptidos 1,4. Por lo tanto, las neuronas nociceptoras sirven como un mecanismo de protección, alertando al huésped sobre el peligro ambiental 4,5,6,7.
Para comunicarse con las neuronas de segundo orden, los nociceptores liberan varios neurotransmisores (por ejemplo, glutamato) y neuropéptidos (por ejemplo, péptido relacionado con el gen de la calcitonina (CGRP), sustancia P (SP) y péptido intestinal vasoactivo (VIP))6,7. Estos péptidos actúan sobre los capilares y promueven la extravasación plasmática, el edema y la afluencia local y la modulación de las células inmunes 2,4,7.
Los sistemas somatosensorial e inmune utilizan un sistema de comunicación compartido compuesto de citoquinas y neuropéptidos, y sus respectivos receptores afines4. Si bien esta comunicación bidireccional ayuda a proteger del peligro y preservar la homeostasis, también puede contribuir a la fisiopatología de la enfermedad4.
Las células NK se clasifican como células linfoides innatas y están especializadas para eliminar las células infectadas por virus. La función de las células NK está gobernada por un equilibrio de receptores estimulantes e inhibitorios, incluido el receptor activador NKG2D8. El ligando endógeno de NKG2D, ácido retinoico inducible temprano1 (RAE1), es expresado por células sometidas a estrés como tumorigénesis e infección 8,9.
Investigaciones recientes han demostrado que la lesión de los nervios periféricos impulsa a las neuronas sensoriales a expresar moléculas desadaptativas como la estatina 2 (STMN2) y la RAE1. Por lo tanto, a través del contacto célula-célula, las células NK que expresan NKG2D se activaron mediante la interacción con las neuronas que expresan RAE1. A su vez, las células NK fueron capaces de eliminar las neuronas nociceptoras lesionadas y la hipersensibilidad al dolor contundente normalmente asociada con la lesión nerviosa10. Además del eje NKG2D-RAE1, las células NK expresan los receptores afines para varios mediadores producidos por nociceptores. Por lo tanto, es posible que estos mediadores modulen la actividad de las células NK. Este artículo presenta un método de cocultivo para investigar la biología de la interacción neurona-célula NK nociceptora. Este enfoque ayudará a avanzar en la comprensión de cómo las neuronas nociceptoras modulan las respuestas inmunitarias innatas de las células a lesiones, infecciones o neoplasias malignas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Davies et al.11 encontraron que las neuronas lesionadas regulan al alza la RAE1. A través del contacto célula-célula, las células NK que expresan NKG2D fueron capaces de identificar y eliminar las neuronas RAE1+ , que a su vez limitan el dolor crónico11. Dado que las células NK también expresan varios receptores de neuropéptidos, y que esos neuropéptidos son conocidos por sus capacidades inmunomoduladoras, parece cada vez más importante estudia…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por The New Frontiers in Research Fund (NFRFE201901326), los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (162211, 461274, 461275), la Fundación Canadiense para la Innovación (37439), el programa de la Cátedra de Investigación de Canadá (950-231859), el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (RGPIN-2019-06824) y el 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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