DC:n migraatio Lamina propria -alueelta mesenteriaalisiin imusolmukkeisiin

Mesenteriaalisissa imusolmukkeissa on residenssissä olevia makrofagipopulaatioita, jotka ovat CX3CR1+, sekä residenssissä olevia MHCIIint- ja migraatiopopopulaatiota. ”Verhottuja soluja” kuvattiin suoliliepeen lymfadenektomian jälkeen rottien rintakanavan imusolmukkeista, jotka koostuivat suolistosta MLN:ään vaeltavasta solupopulaatiosta, johon ne normaalisti jäävät loukkuun (Liu ja MacPherson, 1991, 1993, 1995; MacPherson, 1989; MacPherson ym., 1995; Pugh ym., 1983). Niiden suolistoperäiseen alkuperään viittasi se, että manipuloimattomien rottien rintakanavan solut sisälsivät hyvin vähän DC:tä (<0,2 %) verrattuna rottiin, joille oli tehty lymfadenektomia (8-10 %) (MacPherson ym., 1995). Vaeltavien DC:iden puoliintumisaika kudoksissa oli lyhyt (2-3 päivän luokkaa), kuten useimmilla muillakin DC-populaatioilla (MacPherson ym., 1995). Nämä uraauurtavat tutkimukset vakiinnuttivat käsitteen, jonka mukaan immunostimuloivat DC:t vaeltavat konstitutiivisesti suolistosta MLN:iin vakaassa tilassa, ja osoittivat patogeenituotteen kyvyn tehostaa tätä vaellusta. Lisäksi CD11c+-solujen osoitettiin kuljettavan sekä epiteelisolujen fragmentteja (Huang ym., 2000) että vierasperäisiä bakteereja (Macpherson ja Uhr, 2004) MLN:ään, ja hiirillä, joilta puuttuu CCR7, suun kautta tapahtuva toleranssin induktio on puutteellinen (Worbs ym., 2000), 2006), mikä osoittaa konstitutiivisen antigeenin kuljetuksen merkityksen MLN:ään limakalvon immuniteetissa ja homeostaasissa.

MLN:ään vaeltavien CD11c+-solujen populaatiosta on tullut aktiivisen tutkimuksen ja keskustelun aihe. CD103+ DC-soluilla sekä ohutsuolen LP:ssä että MLN:ssä on ylivoimainen kyky ohjata T-solujen homing-reseptoreita (Annacker ym., 2005; Johansson-Lindbom ym., 2005) ja ohjata CD4+ Foxp3+ säätelytason T-solujen de novo -induktiota (Coombes ym., 2005), 2007; Sun ym., 2007) ja CD103+ DC:t MLN:ssä ovat merkittävä solupopulaatio, joka pystyy esittämään suun antigeenejä CD4- ja CD8-T-soluille (Coombes ym., 2007; Jaensson ym., 2008; Schulz ym., 2009; Sun ym., 2007). Lisäksi CD103+ DC-solut puuttuivat MLN:stä CCR7-puutteisilla hiirillä (Johansson-Lindbom ym., 2005), ja BrdU-merkintäkokeet osoittivat CD103+ DC-solujen viivästynyttä merkintää MLN:ssä (Jaensson ym., 2008), mikä puhuu sen puolesta, että CD103+-solut vaeltavat suolen LP:stä MLN:ään. Myöhemmin Pabstin ja kollegoiden tyylikkäät tutkimukset osoittivat suoralla solujen visualisoinnilla mesenteriaalisissa imusuonissa ja hiiren suoliston imusuonista saatujen solujen virtaussytometrialla, että CD103+ DC:t, mutta eivät CX3CR1:tä ilmentävät solut, vaeltavat suoliston viemäröiviin mesenteriaalisiin LN:iin vakiintuneessa tilassa ja sen jälkeen, kun niille annettiin TLR 7/8 -agonistia R848:aa, joka lisäsi dramaattisesti CD103+-DC:iden vaellusta ohutsuolen LP:stä imusuonistoon (Schulz et al., 2009). CX3CR1+-solujen havaittiin olevan paikallaan ja liittyvän imusuoniin, mikä viittaa partioivaan tehtävään. Toiset tutkimukset osoittivat, että CCR7:ää ilmentävät konstitutiivisesti pääasiassa CD103+CD11b+ DC:t eivätkä CD103-CD11b+ makrofagit ohutsuolen LP:ssä, että CCR7-puutteellisilla hiirillä ei ole valikoivasti CD103+CD11b+ DC:tä MLN:ssä ja että CD103+CD11b+ DC:t ovat pääasiallisia mutta eivät yksinomaisia populaatioita, jotka kätkevät sisäänsä MLN:ssä oraalista infektiota seuranneessa suolistoinfektiossa esiintyvää S. typhimurium -bakteeriä (Bogunovic et al., 2009). Nämä tutkimukset osoittavat CD103+CD11b+ DC-populaation ensisijaisen kulkeutumisen ja CX3CR1+-solujen suhteellisen vähäisen migraation MLN:ään vakaassa tilassa tai S. typhimuriumin aiheuttaman infektion jälkeen.

Uudemmat tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että muutkin solut kuin CD103+CD11b+ DC-populaatiot voivat vaeltaa MLN:ään vakaassa tilassa (Cerovic ym., 2013). Ohutsuolessa esiintyy CD103+CD11b- (jotka kaikki ovat CD8+) sekä CD103-CD11b+- ja CD103-CD11b- F4/80- DC-soluja, joista CD103- soluja on 15 % DC-soluista, ja ne kaikki ilmentävät samankaltaisia määriä CCR7:n ja Flt3:n mRNA:ta ja laajenivat eksogeenisen Flt3L:n läsnä ollessa (Cerovic ym., 2014; Persson ym., 2013). Ainoastaan CD103-CD11b- solut puuttuivat RORγt-puutteisten hiirten ohutsuolesta, josta puuttuu myös järjestäytyneet imukudokset, mikä osoittaa, että LP:ssä on kolme potentiaalisesti vaeltavien DC-solujen populaatiota, kun taas yksi populaatio on lymfofollikkelissa (Cerovic ym., 2013). Kaikkia neljää DC-populaatiota löytyi myös suoliliepeen lymfa-adenektomoitujen hiirten rintakanavan lymfasta, mikä viittaa aktiiviseen migraatioon LP:stä ja lymfaattisista follikkelista (Cerovic ym., 2013). Imusolmukkeessa syntyneet CD103+CD11b+, CD103+CD1lb- (CD8α+) ja CD103- DC:t pystyivät ohjaamaan OTII CD4+- ja OTI CD8+ T-solujen proliferaatiota, kun niitä kuormitettiin OVA-proteiinilla, ne ekspressoivat aldehydidehydrogenaasiaktiivisuutta ja pystyivät ohjaamaan CCR9:ää OT I CD8 T-soluihin in vitro, mikä osoittaa todellisia DC-ominaisuuksia. Mielenkiintoista on, että vain imusolmukesyntyiset CD103- DC:t ilmaisivat IL-12:ta ja IL-23:a aktivaation jälkeen ja ajoivat Th1- ja Th17-erilaistumista in vitro, mikä osoittaa, että tämä populaatio saattaa edustaa ainutlaatuista immunostimuloivaa populaatiota (Cerovic ym., ), 2013).

Mahdollisuus, että useat DC-populaatiot voivat vaeltaa MLN:ään vakiintuneessa tilassa, osoitettiin myös tutkimuksissa, joissa tutkittiin MLN:stä peräisin olevia MHCIIhi CD11c+ -solupopulaatioita, jotka edustavat joko paikallisia tai vaeltavia soluja, joista jälkimmäiset erottuvat korkeamman MHCII:n suhteellisen ilmentymisen ja alhaisemman CD11c:n ilmentymisen perusteella. Näin määriteltynä ”vaeltava” populaatio sisältää edellä kuvatut neljä DC-solupopulaatiota, joissa yli 80 prosenttia soluista on CD103+ ja yhtä paljon CD103+CD11b+- ja CD103+CD11b–soluja ja joissa CD103-CD11b+-solut muodostavat kaikki muut paitsi muutaman prosentin jäljelle jäävistä soluista (Persson ym., 2013). Näin ollen, vaikka CD103+CD11b+-solut edustavat varmasti ohutsuolessa merkittävää solupopulaatiota, joka selvästi vaeltaa MLN:ään ja pystyy kuljettamaan salmonellaa, vaikuttaa epätodennäköiseltä, että tämä populaatio vastaa kaikista CD103+-solujen osoitetuista toiminnoista, erityisesti FoxP3-säätelytason T-solujen induktiosta ja T-solujen α4β7- ja CCR9-kotoutumisreseptoreista. Lisäksi nämä viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että CD103+CD11b- ja CD103- DC-solut ovat vaeltavia populaatioita, jotka ansaitsevat lisätutkimuksia manipuloimattomissa hiirissä, joilla on ehjä MLN.

Viime aikoina saadut tiedot ovat myös osoittaneet, että suoliston LP:stä peräisin olevat CX3CR1+-solut voivat tosiaankin vaeltaa MLN:ään tietyissä olosuhteissa. Dekstraaninatriumsulfaatilla (DSS) tai T-solujen siirrolla RAG-puutteellisiin isäntiin indusoidun koliitin aikana proinflammatoriset monosyyttiperäiset solut kerääntyvät paksusuoleen ja ilmentävät F4/80:n ja CX3CR1:n välitasoja (Bain ym., 2013; Rivollier ym., 2012; Waddell ym., 2011; Weber ym., 2011; Zigmond ym., 2012). DSS-koliitin jälkeen monosyyttiperäiset CX3CR1int-tulehdussolut, jotka olivat Ly6Chi, erilaistuivat edelleen CX3CR1int-Ly6Clo-soluiksi, jotka ilmentävät runsaasti pinnan CCR7:ää ja joilla on kyky vaeltaa valuviin imusuoniin (Zigmond ym., 2012). Nämä solut indusoivat myös OTII-solujen lisääntymistä oraalisen OVA:n antamisen jälkeen, mikä osoittaa, että akuutin tulehduksen olosuhteissa monosyytit voivat synnyttää immunostimuloivia CX3CR1int-soluja, joilla on kyky siirtyä MLN:ään (Zigmond ym., 2012). Lisäksi erillisissä tutkimuksissa hiirten laajakirjoisen antibioottihoidon jälkeen CD11c+CX3CR1+-solut kuljettivat suoliston imusolmukkeen kautta MLN:ään noninvasiivista, ei-patogeenista S. typhimuriumia, mikä prosessi oli riippuvainen CCR7:stä ja johti tehostuneisiin Th1- ja IgA-vasteisiin MLN:ssä (Diehl ym, 2013).

Siten vakiintuneissa olosuhteissa käsittelemättömissä hiirissä ja tiettyjen tulehdus- ja infektiotilojen (R848-altistus ja S. typhimurium-infektio) jälkeen suurin osa monosyyttiperäisistä CX3CR1+-soluista, jotka ovat CX3CR1hi-residenssissä olevia makrofageja, näyttää rajoittaneen kykyään siirtyä MLN:ään. Tämä paikallaanolotila voi johtua ehdollistavista tekijöistä, jotka indusoivat kommenssibakteereja, jotka akuutin tulehduksen tai antibioottien aiheuttaman dysbioosin seurauksena muuttuessaan johtavat rekrytoitujen monosyyttien erilaistumiseen CX3CR1int-soluiksi, joilla on kyky vaeltaa MLN:ään, tai CX3CR1hi-soluiksi, jotka eroavat residenttimakrofageista kyvyltään vaeltaa MLN:ään. Lisäksi antibioottien aiheuttama bakteerien aiheuttama dysbioosi ja mahdollisesti muut olosuhteet voivat vaikuttaa monosyyttien erilaistumiseen vaeltaviksi CX3CR1hi-makrofageiksi tai muuttaa CX3CR1hi-residenssissä olevia makrofageja suoraan soluiksi, joilla on kyky vaeltaa MLN:ään bakteerisignaalien aiheuttaman CCR7:n induktion jälkeen.

Muuttosoluista poiketen MLN:ssä on suuri osa paikallisia CD103+ CD11b- DC-soluja ja CD103- CX3CR1+ CD11b+ monosyytti-/makrofageja. Näiden residenssisolujen tehtävät suolistosta peräisin oleviin vaeltaviin soluihin nähden eivät ole selvillä.