Migrazione dei DC dalla Lamina Propria ai LN mesenterici

I LN mesenterici contengono popolazioni di macrofagi CX3CR1+ residenti, così come popolazioni di DC MHCIIint residenti e MHCIIhi migranti. Le “cellule velate” sono state descritte nella linfa del dotto toracico di ratti in seguito a linfoadenectomia mesenterica, che comprendeva una popolazione di cellule che migravano dall’intestino alla LN dove sono normalmente intrappolate (Liu e MacPherson, 1991, 1993, 1995; MacPherson, 1989; MacPherson et al., 1995; Pugh et al., 1983). La loro origine intestinale era indicata dal fatto che le cellule del dotto toracico di ratti non manipolati contenevano pochissime DC (<0,2%), se confrontate con quelle di ratti dopo la linfoadenectomia (8-10%) (MacPherson et al., 1995). Le DC migranti avevano una breve emivita nei tessuti (dell’ordine di 2-3 giorni) simile alla maggior parte delle altre popolazioni di DC (MacPherson et al., 1995). Questi studi seminali hanno stabilito il concetto che le DC immunostimolanti migrano costitutivamente dall’intestino alle MLN in condizioni stazionarie e hanno dimostrato la capacità di un prodotto patogeno di aumentare questa migrazione. Inoltre, è stato dimostrato che le cellule CD11c+ trasportano sia frammenti di cellule epiteliali (Huang et al., 2000) che batteri commensali (Macpherson e Uhr, 2004) alla MLN, e i topi privi di CCR7 hanno un’induzione difettosa della tolleranza orale (Worbs et al., 2006), stabilendo l’importanza del trasporto costitutivo dell’antigene alle MLN nell’immunità mucosale e nell’omeostasi.

La popolazione di cellule CD11c+ che migrano verso le MLN è diventata un’area di ricerca e dibattito attivo. Le DC CD103+ sia nel piccolo LP intestinale che nelle MLN hanno una capacità superiore di guidare i recettori di homing sulle cellule T (Annacker et al., 2005; Johansson-Lindbom et al., 2005), e di guidare l’induzione de novo di cellule T regolatrici CD4+ Foxp3+ (Coombes et al, 2007; Sun et al., 2007) e le DC CD103+ nella MLN sono una popolazione cellulare importante in grado di presentare antigeni orali alle cellule T CD4 e CD8 (Coombes et al., 2007; Jaensson et al., 2008; Schulz et al., 2009; Sun et al., 2007). Inoltre, le DC CD103+ nella MLN mancavano nei topi con deficit di CCR7 (Johansson-Lindbom et al., 2005) e gli esperimenti di etichettatura con BrdU hanno dimostrato una marcatura ritardata delle DC CD103+ nella MLN (Jaensson et al., 2008), sostenendo che le cellule CD103+ migrano dalla LP intestinale alla MLN. Successivamente, eleganti studi di Pabst e colleghi hanno dimostrato con la visualizzazione diretta delle cellule nei vasi linfatici mesenterici e la citometria a flusso delle cellule della linfa intestinale del topo che le DC CD103+, ma non le cellule che esprimono CX3CR1, migrano nei LN mesenterici drenanti nell’intestino in stato stazionario e dopo la somministrazione dell’agonista TLR 7/8 R848, che ha aumentato notevolmente la migrazione delle DC CD103+ dal piccolo LP intestinale nella linfa (Schulz e altri, 2009). Le cellule CX3CR1+ sono state trovate stazionarie e associate ai vasi linfatici, suggerendo una funzione di pattugliamento. Altri studi hanno dimostrato che CCR7 è costitutivamente espresso prevalentemente dai DC CD103+CD11b+ e non dai macrofagi CD103-CD11b+ nella LP dell’intestino tenue, che i topi con deficit di CCR7 mancano selettivamente di DC CD103+CD11b+ nella MLN, e che i DC CD103+CD11b+ sono le popolazioni principali, ma non esclusive, che ospitano S. typhimurium nella MLN dopo l’infezione orale (Bogunovic et al., 2009). Questi studi dimostrano il traffico primario della popolazione DC CD103+CD11b+ e la relativa mancanza di migrazione delle cellule CX3CR1+ verso le MLN in stato stazionario o dopo l’infezione con S. typhimurium.

Studi recenti hanno indicato, tuttavia, che cellule diverse dalle popolazioni DC CD103+ CD11b+ possono migrare verso la MLN in stato stazionario (Cerovic et al., 2013). Nell’intestino tenue, sono presenti CD103+CD11b- (che sono tutti CD8+), così come CD103-CD11b+ e CD103-CD11b- F4/80- DCs, con cellule CD103- che costituiscono il 15% delle DCs, e tutte hanno espresso quantità simili di CCR7 e Flt3 mRNA e si sono espanse in presenza di Flt3L esogeno (Cerovic et al., 2014; Persson et al., 2013). Solo le cellule CD103-CD11b- erano assenti nell’intestino tenue di topi con deficit di RORγt che mancano anche di tessuti linfoidi organizzati, indicando che tre popolazioni di DC potenzialmente migratorie sono presenti nel LP, mentre una è presente all’interno dei follicoli linfoidi (Cerovic et al., 2013). Tutte e quattro le popolazioni di DC sono state trovate anche nella linfa del dotto toracico di topi adenectomizzati con linfa mesenterica, a dimostrazione della migrazione attiva dalla LP e dai follicoli linfoidi (Cerovic et al., 2013). I DC CD103+CD11b+, CD103+CD1lb- (CD8α+) e CD103- nati dalla linfa potrebbero guidare la proliferazione delle cellule T OTII CD4+ e OTI CD8+ quando caricate con la proteina OVA, esprimere l’attività di aldeide deidrogenasi e potrebbero guidare CCR9 sulle cellule T OT I CD8 in vitro, indicando vere caratteristiche DC. È interessante notare che solo le DC CD103- nate dalla linfa hanno espresso IL-12 e IL-23 dopo l’attivazione e hanno guidato la differenziazione Th1 e Th17 in vitro, indicando che questa popolazione può rappresentare una popolazione immunostimolatoria unica (Cerovic et al., 2013).

La possibilità che più popolazioni di DC possano migrare verso la MLN nello stato stazionario è stata dimostrata anche in studi su popolazioni di cellule MHCIIhi CD11c+ della MLN che rappresentano cellule residenti o migratorie, queste ultime distinte da una maggiore espressione relativa di MHCII e una minore espressione di CD11c. Come così definito, la popolazione “migratoria” comprende le quattro popolazioni di DC descritte sopra con più dell’80% delle cellule che sono CD103+ con percentuali uguali di cellule CD103+CD11b+ e CD103+CD11b-, e con CD103-CD11b+ che costituiscono tutte le cellule rimanenti tranne una piccola percentuale (Persson et al., 2013). Pertanto, mentre le cellule CD103+CD11b+ rappresentano certamente una popolazione importante di cellule nell’intestino tenue che migrano chiaramente verso la MLN e sono in grado di trasportare la Salmonella, sembra improbabile che questa popolazione sia responsabile di tutte le funzioni dimostrate delle cellule CD103+, in particolare, l’induzione delle cellule T regolatrici FoxP3 e i recettori α4β7 e CCR9 sulle cellule T. Inoltre, questi studi recenti indicano che le DC CD103+CD11b- e CD103- sono popolazioni migratorie che meritano ulteriori studi in topi non manipolati con MLN intatte.

I dati recenti hanno anche indicato che le cellule CX3CR1+ della LP intestinale possono effettivamente migrare verso la MLN in determinate condizioni. Durante la colite indotta da destrano solfato di sodio (DSS) o dal trasferimento di cellule T in ospiti con deficit di RAG, le cellule proinfiammatorie derivate dai monociti si accumulano nel colon ed esprimono livelli intermedi di F4/80 e CX3CR1 (Bain et al., 2013; Rivollier et al., 2012; Waddell et al., 2011; Weber et al., 2011; Zigmond et al., 2012). In seguito alla colite DSS, le cellule infiammatorie CX3CR1int derivate dai monociti che erano Ly6Chi si sono ulteriormente differenziate in cellule CX3CR1int Ly6Clo che esprimono alti livelli di CCR7 di superficie con la capacità di migrare nei linfatici drenanti (Zigmond et al., 2012). Queste cellule hanno anche indotto la proliferazione delle cellule OTII dopo la somministrazione orale di OVA, indicando che in condizioni di infiammazione acuta, i monociti possono dare origine a cellule immunostimolanti CX3CR1int con la capacità di migrare verso il MLN (Zigmond et al., 2012). Inoltre, in studi separati, a seguito di un trattamento antibiotico ad ampio spettro nei topi, le cellule CD11c+CX3CR1+ hanno trasportato S. typhimurium non patogeno non invasivo alla MLN attraverso la linfa intestinale, un processo che dipendeva da CCR7 e che ha portato a un aumento delle risposte Th1 e IgA nella MLN (Diehl et al, 2013).

Quindi, in condizioni stazionarie nei topi non trattati, e in seguito a certe condizioni infiammatorie e infettive (esposizione a R848 e infezione da S. typhimurium), la stragrande maggioranza delle cellule CX3CR1+ derivate dai monociti, che sono macrofagi residenti CX3CR1hi, sembra essere limitata nella loro capacità di migrare verso la MLN. Questo stato sedentario può derivare da fattori di condizionamento che inducono batteri commensali, che quando alterato da infiammazione acuta o a seguito di disbiosi indotta da antibiotici porta alla differenziazione dei monociti reclutati in cellule CX3CR1int che hanno la capacità di migrare alla MLN, o in cellule CX3CR1hi che differiscono dai macrofagi residenti nella loro capacità di migrare alla MLN. Inoltre, la disbiosi batterica indotta da antibiotici, e forse altre condizioni, può influenzare la differenziazione dei monociti in macrofagi CX3CR1hi migratori, o può alterare i macrofagi residenti CX3CR1hi direttamente in cellule con la capacità di migrare verso la MLN in seguito all’induzione di CCR7 da segnali batterici.

In contrasto con le cellule migratorie, la MLN contiene una grande proporzione di DC CD103+ CD11b- residenti e monociti/macrofagi CD103- CX3CR1+ CD11b+. Le funzioni di queste cellule residenti rispetto alle cellule migratorie dell’intestino non sono chiare.