DC-migration fra Lamina Propria til mesenteriske LNs

Mesenteriske LNs indeholder residente CX3CR1+ makrofagpopulationer samt både residente MHCIIint og migrerende MHCIIhi DC-populationer. “Veiled cells” blev beskrevet i lymfen fra brystgangene fra rotter efter mesenterisk lymfadenectomi, som omfattede en population af celler, der migrerede fra tarmen til MLN, hvor de normalt bliver fanget (Liu og MacPherson, 1991, 1993, 1995; MacPherson, 1989; MacPherson et al., 1995; Pugh et al., 1983). Deres tarmoprindelse blev indikeret af det faktum, at celler fra brystgangsceller fra umanipulerede rotter indeholdt meget få DC’er (<0,2%), sammenlignet med rotter efter lymfadenektomi (8-10%) (MacPherson et al., 1995). Migrerende DC’er havde en kort halveringstid i væv (i størrelsesordenen 2-3 dage) svarende til de fleste andre DC-populationer (MacPherson et al., 1995). Disse banebrydende undersøgelser etablerede konceptet om, at immunstimulerende DC’er konstitutivt migrerer fra tarmen til MLN’erne under stabile forhold, og viste, at et patogenprodukt kan forstærke denne migration. Endvidere blev det vist, at CD11c+ celler transporterer både epitelcellefragmenter (Huang et al., 2000) og kommensale bakterier (Macpherson og Uhr, 2004) til MLN, og mus, der mangler CCR7, har defekt induktion af oral tolerance (Worbs et al., 2006), hvilket fastslår betydningen af konstitutiv antigentransport til MLN’erne for den mucosale immunitet og homeostase.

Den population af CD11c+-celler, der migrerer til MLN’erne, er blevet et område med aktiv forskning og debat. CD103+ DC’er i både tyndtarmens LP og MLN’erne har en overlegen evne til at drive homing receptorer på T-celler (Annacker et al., 2005; Johansson-Lindbom et al., 2005), og til at drive de novo induktion af CD4+ Foxp3+ regulatoriske T-celler (Coombes et al, 2007; Sun et al., 2007), og CD103+ DC’er i MLN er en vigtig cellepopulation, der er i stand til at præsentere orale antigener for CD4- og CD8-T-celler (Coombes et al., 2007; Jaensson et al., 2008; Schulz et al., 2009; Sun et al., 2007). Desuden manglede CD103+ DC’er i MLN i CCR7-deficiente mus (Johansson-Lindbom et al., 2005), og BrdU-mærkningsforsøg viste forsinket mærkning af CD103+ DC’er i MLN (Jaensson et al., 2008), hvilket argumenterer for, at CD103+ celler migrerer fra tarmens LP til MLN. Efterfølgende viste elegante undersøgelser af Pabst og kolleger ved direkte visualisering af celler i mesenteriale lymfekar og flowcytometri af celler fra musetarmens lymfe, at CD103+ DC’er, men ikke CX3CR1-eksprimerende celler, migrerer ind i tarmen, der dræner mesenteriale LN’er under steady state og efter administration af TLR 7/8-agonisten R848, som dramatisk øgede migrationen af CD103+ DC’er fra tyndtarmens LP til lymfen (Schulz et al., 2009). CX3CR1+ celler blev fundet at være stationære og associeret med lymfekarrene, hvilket tyder på en patruljerende funktion. Andre undersøgelser viste, at CCR7 er konstitutivt udtrykt overvejende af CD103+CD11b+ DC’er og ikke CD103-CD11b+ makrofager i tyndtarmens LP, at CCR7-deficiente mus selektivt mangler CD103+CD11b+ DC’er i MLN, og at CD103+CD11b+ DC’er er de vigtigste, men ikke eksklusive, populationer til at huse S. typhimurium i MLN efter oral infektion (Bogunovic et al., 2009). Disse undersøgelser viser den primære trafikering af CD103+CD11b+ DC-populationen og den relative mangel på CX3CR1+ cellemigration til MLN’erne i steady state eller efter infektion med S. typhimurium.

Nyere undersøgelser har imidlertid indikeret, at andre celler end CD103+ CD11b+ DC-populationer kan migrere til MLN i steady state (Cerovic et al., 2013). I tyndtarmen findes CD103+CD11b- (som alle er CD8+) samt CD103-CD11b+ og CD103-CD11b- F4/80- DC’er, hvor CD103-celler udgør 15 % af DC’erne, og alle udtrykte lignende mængder CCR7 og Flt3 mRNA og ekspanderede i tilstedeværelse af eksogent Flt3L (Cerovic et al., 2014; Persson et al., 2013). Kun CD103-CD11b-celler var fraværende i tyndtarmen hos RORγt-deficiente mus, der også mangler organiseret lymfoidt væv, hvilket indikerer, at tre populationer af potentielt migrerende DC’er er til stede i LP, mens en er til stede i lyphoide follikler (Cerovic et al., 2013). Alle fire DC-populationer blev også fundet i lymfen fra brystkanalen hos mesenterial lymfe adenektomiserede mus, hvilket taler for aktiv migration fra LP og lymfoide follikler (Cerovic et al., 2013). Lymfebårne CD103+CD11b+, CD103+CD1lb- (CD8α+) og CD103- DC’er kunne drive proliferation af OTII CD4+ og OTI CD8+ T-celler, når de blev belastet med OVA-protein, udtrykte aldehyddehyddehydrogenaseaktivitet og kunne drive CCR9 på OT I CD8 T-celler in vitro, hvilket indikerer ægte DC-egenskaber. Interessant nok var det kun lymfebårne CD103- DC’er, der udtrykte IL-12 og IL-23 efter aktivering og drev Th1- og Th17-differentiering in vitro, hvilket indikerer, at denne population kan repræsentere en unik immunstimulerende population (Cerovic et al.., 2013).

Muligheden for, at flere DC-populationer kan migrere til MLN i steady state, blev også vist i undersøgelser af MHCIIhi CD11c+ cellepopulationer fra MLN, der repræsenterer enten residente eller migrerende celler, sidstnævnte kendetegnet ved højere relativ ekspression af MHCII og lavere ekspression af CD11c. Som således defineret omfatter den “migrerende” population de fire populationer af DC’er, der er beskrevet ovenfor, hvor mere end 80 % af cellerne er CD103+ med lige store andele af CD103+CD11b+ og CD103+CD11b- celler, og hvor CD103-CD11b+ udgør alle undtagen nogle få procent af de resterende celler (Persson et al., 2013). Derfor, mens CD103+CD11b+ celler helt sikkert repræsenterer en større population af celler i tyndtarmen, der tydeligvis migrerer til MLN og er i stand til at bære Salmonella, synes det usandsynligt, at denne population er ansvarlig for alle de påviste funktioner af CD103+ celler, især induktion af FoxP3 regulatoriske T-celler og α4β7 og CCR9 homing receptorer på T-celler. Desuden tyder disse nylige undersøgelser på, at CD103+CD11b- og CD103- DC’er er migrerende populationer, som fortjener yderligere undersøgelse i umanipulerede mus med intakte MLN’er.

Den seneste data har også indikeret, at CX3CR1+ celler fra tarmens LP faktisk kan migrere til MLN under visse betingelser. Under colitis induceret af dextran natriumsulfat (DSS) eller T-celleoverførsel til RAG-deficiente værter akkumuleres proinflammatoriske monocyt-afledte celler i tyktarmen og udtrykker intermediære niveauer af F4/80 og CX3CR1 (Bain et al., 2013; Rivollier et al., 2012; Waddell et al., 2011; Weber et al., 2011; Zigmond et al., 2012). Efter DSS-kolitis differentierede monocyt-afledte CX3CR1int inflammatoriske celler, der var Ly6Chi, yderligere til CX3CR1int Ly6Clo-celler, der udtrykker høje niveauer af overflade CCR7 med kapacitet til at migrere ind i de drænende lymfekar (Zigmond et al., 2012). Disse celler inducerede også proliferation af OTII-celler efter oral OVA-administration, hvilket indikerer, at monocytter under forhold med akut inflammation kan give anledning til immunstimulerende CX3CR1int-celler med kapacitet til at migrere til MLN (Zigmond et al., 2012). Endvidere har CD11c+CX3CR1+ celler i separate undersøgelser, efter bredspektret antibiotikabehandling af mus, transporteret ikke-invasive ikke-patogene S. typhimurium til MLN via tarmlymfen, en proces, der var afhængig af CCR7, og som resulterede i forbedrede Th1- og IgA-responser i MLN (Diehl et al, 2013).

Derfor synes langt størstedelen af monocyt-afledte CX3CR1+-celler, som er CX3CR1hi-residente makrofager, under steady-state-betingelser i ubehandlede mus og efter visse inflammatoriske og infektiøse forhold (R848-eksponering og S. typhimurium-infektion) at være begrænset i deres evne til at migrere til MLN. Denne stillesiddende tilstand kan skyldes konditioneringsfaktorer, der inducerer commensale bakterier, som, når de ændres ved akut inflammation eller efter antibiotikainduceret dysbiose, fører til differentiering af rekrutterede monocytter til CX3CR1int-celler, der har evnen til at migrere til MLN, eller til CX3CR1hi-celler, der adskiller sig fra residente makrofager i deres evne til at migrere til MLN. Endvidere kan bakteriel dysbiose induceret af antibiotika og muligvis andre forhold påvirke differentieringen af monocytter til migrerende CX3CR1hi-makrofager eller kan ændre CX3CR1hi-residente makrofager direkte til celler med evne til at migrere til MLN efter induktion af CCR7 ved bakterielle signaler.

I modsætning til de migrerende celler indeholder MLN’erne en stor andel af residente CD103+ CD11b- DC’er og CD103- CX3CR1+ CD11b+ monocyt/makrofager. Funktionerne af disse residente celler i forhold til migrerende celler fra tarmen er ikke klarlagt.