Микроглия и дендритные клетки как источник IL-6 в мышиной модели рассеянного склероза

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассеянный склероз (РС) – это комплексное аутоиммунное заболевание центральной нервной системы (ЦНС), приводящее к разрушению миелиновой оболочки нейронов и нарушению проводимости нервных сигналов. Изучение молекулярных механизмов развития РС критически важно, так как заболевание характеризуется ранней манифестацией, хроническим течением и терапией, основанной на симптоматическом лечении. Известно, что цитокины играют ключевую роль в патогенезе РС, при этом одним из ключевых медиаторов является интерлейкин-6 (IL-6). В настоящей работе была исследована роль IL-6, продуцируемого микроглией и дендритными клетками, в развитии экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита (ЕАЕ), широко используемой модели РС на мышах. Работу проводили на мышах с клеточно-специфичным удалением IL-6 из CX3CR1+-клеток, в том числе из микроглии, и из дендритных клеток CD11c+. Было установлено, что мыши с удалением IL-6 из микроглии или из дендритных клеток развивают более слабые симптомы по сравнению с мышами дикого типа. В ЦНС мышей с инактивацией IL-6 в микроглии на пике ЕАЕ происходило повышение доли регуляторных Т-клеток (Treg) и снижение процентного содержания патогенетических IFNγ-продуцирующих CD4+ Т-клеток, что коррелировало с уменьшением количества провоспалительных моноцитов. В то же время при удалении IL-6 из микроглии наблюдалось увеличение содержания CCR6+ Т-клеток и GM-CSF-продуцирующих Т-клеток. У мышей с дефицитом IL-6 в дендритных клетках наблюдалось не только ранее описанное увеличение доли Treg и уменьшение доли Т-хелперов, продуцирующих IL-17A (TH17-клеток), но и уменьшение продукции GM-CSF и IFNγ во вторичных лимфоидных органах. Таким образом, функции IL-6 в организме зависят от источника и локализации иммунного ответа: IL-6 из микроглии выполняет как патогенетические, так и протективные функции именно в ЦНС, в то время как IL-6 из дендритных клеток, помимо критически важного участия в соотношении Treg и TH17-клеток, может стимулировать продукцию цитокинов, ассоциированных с патогенетическими функциями Т-клеток.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. С. Гоголева

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: violettegogoleva@mail.ru

Центр высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины

Россия, 117997, Москва

К. Т. Нгуен

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: violettegogoleva@mail.ru

биологический факультет

Россия, 119991, Москва

М. С. Друцкая

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Email: violettegogoleva@mail.ru

Центр высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины

Россия, 117997, Москва

Список литературы

  1. Charabati, M., Wheeler, M. A., Weiner, H. L., and Quintana, F. J. (2023) Multiple sclerosis: neuroimmune crosstalk and therapeutic targeting, Cell, 186, 1309-1327, https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.03.008.
  2. Steinman, L., Patarca, R., and Haseltine, W. (2023) Experimental encephalomyelitis at age 90, still relevant and elucidating how viruses trigger disease, J. Exp. Med., 220, https://doi.org/10.1084/jem.20221322.
  3. Krishnarajah, S., and Becher, B. (2022) T(H) cells and cytokines in encephalitogenic disorders, Front. Immunol., 13, 822919, https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.822919.
  4. Gijbels, K., Brocke, S., Abrams, J. S., and Steinman, L. (1995) Administration of neutralizing antibodies to interleukin-6 (IL-6) reduces experimental autoimmune encephalomyelitis and is associated with elevated levels of IL-6 bioactivity in central nervous system and circulation, Mol. Med., 1, 795-805.
  5. Eugster, H. P., Frei, K., Kopf, M., Lassmann, H., and Fontana, A. (1998) IL-6-deficient mice resist myelin oligodendrocyte glycoprotein-induced autoimmune encephalomyelitis, Eur. J. Immunol., 28, 2178-2187, https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-4141(199807)28:07<2178::AID-IMMU2178>3.0.CO;2-D.
  6. Heink, S., Yogev, N., Garbers, C., Herwerth, M., Aly, L., Gasperi, C., Husterer, V., Croxford, A. L., Moller-Hackbarth, K., Bartsch, H. S., Sotlar, K., Krebs, S., Regen, T., Blum, H., Hemmer, B., Misgeld, T., Wunderlich, T. F., Hidalgo, J., Oukka, M., Rose-John, S., et al. (2017) Trans-presentation of IL-6 by dendritic cells is required for the priming of pathogenic T(H)17 cells, Nat. Immunol., 18, 74-85, https://doi.org/10.1038/ni.3632.
  7. Korn, T., Mitsdoerffer, M., Croxford, A. L., Awasthi, A., Dardalhon, V. A., Galileos, G., Vollmar, P., Stritesky, G. L., Kaplan, M. H., Waisman, A., Kuchroo, V. K., and Oukka, M. (2008) IL-6 controls Th17 immunity in vivo by inhibiting the conversion of conventional T cells into Foxp3+ regulatory T cells, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105, 18460-18465, https://doi.org/10.1073/pnas.0809850105.
  8. Ogura, H., Murakami, M., Okuyama, Y., Tsuruoka, M., Kitabayashi, C., Kanamoto, M., Nishihara, M., Iwakura, Y., and Hirano, T. (2008) Interleukin-17 promotes autoimmunity by triggering a positive-feedback loop via interleukin-6 induction, Immunity, 29, 628-636, https://doi.org/10.1016/j.immuni.2008.07.018.
  9. Ma, X., Reynolds, S. L., Baker, B. J., Li, X., Benveniste, E. N., and Qin, H. (2010) IL-17 enhancement of the IL-6 signaling cascade in astrocytes, J. Immunol., 184, 4898-4906, https://doi.org/10.4049/jimmunol.1000142.
  10. Erta, M., Quintana, A., and Hidalgo, J. (2012) Interleukin-6, a major cytokine in the central nervous system, Int. J. Biol. Sci., 8, 1254-1266, https://doi.org/10.7150/ijbs.4679.
  11. Круглов А. А., Носенко, М. А., Корнеев, К. В. Свиряева Е. Н., Друцкая М. С., Идальго Х., Недоспасов, С. А. (2016) Получение и предварительная характеристика мышей с генетическим дефицитом IL-6 в дендритных клетках, Иммунология, 37, 316-319, https://doi.org/10.18821/0206-4952-2016-37-6-316-319.
  12. Quintana, A., Erta, M., Ferrer, B., Comes, G., Giralt, M., and Hidalgo, J. (2013) Astrocyte-specific deficiency of interleukin-6 and its receptor reveal specific roles in survival, body weight and behavior, Brain Behav. Immun., 27, 162-173, https://doi.org/10.1016/j.bbi.2012.10.011.
  13. Yona, S., Kim, K. W., Wolf, Y., Mildner, A., Varol, D., Breker, M., Strauss-Ayali, D., Viukov, S., Guilliams, M., Misharin, A., Hume, D. A., Perlman, H., Malissen, B., Zelzer, E., and Jung, S. (2013) Fate mapping reveals origins and dynamics of monocytes and tissue macrophages under homeostasis, Immunity, 38, 79-91, https://doi.org/10.1016/ j.immuni.2012.12.001.
  14. Mufazalov, I. A., and Waisman, A. (2016) Isolation of central nervous system (CNS) infiltrating cells, Methods Mol. Biol., 1304, 73-79, https://doi.org/10.1007/7651_2014_114.
  15. Gubernatorova, E. O., Gorshkova, E. A., Namakanova, O. A., Zvartsev, R. V., Hidalgo, J., Drutskaya, M. S., Tumanov, A. V., and Nedospasov, S. A. (2018) Non-redundant functions of IL-6 produced by macrophages and dendritic cells in allergic airway inflammation, Front. Immunol., 9, 2718, https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02718.
  16. Sanchis, P., Fernandez-Gayol, O., Comes, G., Escrig, A., Giralt, M., Palmiter, R. D., and Hidalgo, J. (2020) Interleukin-6 derived from the central nervous system may influence the pathogenesis of experimental autoimmune encephalomyelitis in a cell-dependent manner, Cells, 9, 330, https://doi.org/10.3390/cells9020330.
  17. Amorim, A., De Feo, D., Friebel, E., Ingelfinger, F., Anderfuhren, C. D., Krishnarajah, S., Andreadou, M., Welsh, C. A., Liu, Z., Ginhoux, F., Greter, M., and Becher, B. (2022) IFNgamma and GM-CSF control complementary differentiation programs in the monocyte-to-phagocyte transition during neuroinflammation, Nat. Immunol., 23, 217-228, https://doi.org/10.1038/s41590-021-01117-7.
  18. Ottum, P. A., Arellano, G., Reyes, L. I., Iruretagoyena, M., and Naves, R. (2015) Opposing roles of interferon-gamma on cells of the central nervous system in autoimmune neuroinflammation, Front. Immunol., 6, 539, https:// doi.org/10.3389/fimmu.2015.00539.
  19. Reboldi, A., Coisne, C., Baumjohann, D., Benvenuto, F., Bottinelli, D., Lira, S., Uccelli, A., Lanzavecchia, A., Engelhardt, B., and Sallusto, F. (2009) C-C chemokine receptor 6-regulated entry of TH-17 cells into the CNS through the choroid plexus is required for the initiation of EAE, Nat. Immunol., 10, 514-523, https://doi.org/10.1038/ ni.1716.
  20. Codarri, L., Gyulveszi, G., Tosevski, V., Hesske, L., Fontana, A., Magnenat, L., Suter, T., and Becher, B. (2011) RORgammat drives production of the cytokine GM-CSF in helper T cells, which is essential for the effector phase of autoimmune neuroinflammation, Nat. Immunol., 12, 560-567, https://doi.org/10.1038/ni.2027.
  21. Komuczki, J., Tuzlak, S., Friebel, E., Hartwig, T., Spath, S., Rosenstiel, P., Waisman, A., Opitz, L., Oukka, M., Schreiner, B., Pelczar, P., and Becher, B. (2019) Fate-mapping of GM-CSF expression identifies a discrete subset of inflammation-driving T helper cells regulated by cytokines IL-23 and IL-1beta, Immunity, 50, 1289-1304.e1286, https://doi.org/10.1016/j.immuni.2019.04.006.
  22. McQualter, J. L., Darwiche, R., Ewing, C., Onuki, M., Kay, T. W., Hamilton, J. A., Reid, H. H., and Bernard, C. C. (2001) Granulocyte macrophage colony-stimulating factor: a new putative therapeutic target in multiple sclerosis, J. Exp. Med., 194, 873-882, https://doi.org/10.1084/jem.194.7.873.
  23. Korn, T., and Hiltensperger, M. (2021) Role of IL-6 in the commitment of T cell subsets, Cytokine, 146, 155654, https://doi.org/10.1016/j.cyto.2021.155654.
  24. Samoilova, E. B., Horton, J. L., Hilliard, B., Liu, T. S., and Chen, Y. (1998) IL-6-deficient mice are resistant to experimental autoimmune encephalomyelitis: roles of IL-6 in the activation and differentiation of autoreactive T cells, J. Immunol., 161, 6480-6486.
  25. Okuda, Y., Sakoda, S., Bernard, C. C., Fujimura, H., Saeki, Y., Kishimoto, T., and Yanagihara, T. (1998) IL-6-deficient mice are resistant to the induction of experimental autoimmune encephalomyelitis provoked by myelin oligodendrocyte glycoprotein, Int. Immunol., 10, 703-708, https://doi.org/10.1093/intimm/10.5.703.
  26. Drutskaya, M. S., Gogoleva, V. S., Atretkhany, K. S. N., Gubernatorova, E. O., Zvartsev, R. V., Nosenko M. A., and Nedospasov, S. A. (2018) Proinflammatory and immunoregulatory functions of interleukin 6 as identified by reverse genetics, Mol. Biol., 52, 963-974, https://doi.org/10.1134/S0026893318060055.
  27. Restorick, S. M., Durant, L., Kalra, S., Hassan-Smith, G., Rathbone, E., Douglas, M. R., and Curnow, S. J. (2017) CCR6+ Th cells in the cerebrospinal fluid of persons with multiple sclerosis are dominated by pathogenic non-classic Th1 cells and GM-CSF-only-secreting Th cells, Brain Behav. Immun., 64, 71-79, https://doi.org/10.1016/ j.bbi.2017.03.008.
  28. Aqel, S. I., Yang, X., Kraus, E. E., Song, J., Farinas, M. F., Zhao, E. Y., Pei, W., Lovett-Racke, A. E., Racke, M. K., Li, C., and Yang, Y. (2021) A STAT3 inhibitor ameliorates CNS autoimmunity by restoring Teff:Treg balance, JCI Insight, 6, e142376, https://doi.org/10.1172/jci.insight.142376.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Мыши с тамоксифен-зависимой инактивацией IL-6 в CX3CR1+ микроглии устойчивы к развитию ЕАЕ. а – Схема эксперимента. Мышам вводили тамоксифен из расчета 75 мкг/г в течение 5 дней. Далее, через 7–14 дней после курса тамоксифена удаление IL-6 детектировали как в тканерезидентных макрофагах, так и в моноцитах, но уже через 28 дней происходило обновление пула моноцитов из костного мозга и дефицит IL-6 наблюдали только в тканерезидентных макрофагах, в том числе в микроглии; б – концентрация IL-6 в супернатанте отсортированных моноцитов CX3CR1+, выделенных из периферической крови мышей Cx3cr1CreER × Il6fl/fl на 0, 14, 28 дни после введения тамоксифена и активированных LPS в течение 4 ч; ND – не детектируется; в – концентрация IL-6 в супернатанте отсортированной микроглии CX3CR1+, выделенной из ЦНС мышей Cx3cr1CreER × Il6fl/fl на 28 день после введения тамоксифена и активированной LPS в течение 4 ч; г – динамика развития клинических симптомов EAE у мышей дикого типа (Il6fl/fl), мышей с удалением IL-6 только в микроглии (Il6ΔMG) и мышей с удалением IL-6 только в дендритных клетках (Il6ΔDC), иммунизированных MOG35–55-пептидом в полном адъюванте Фрейнда. Результаты представлены как среднее значение ± SEM и подтверждены в трех независимых экспериментах с минимальным количеством мышей в группе n = 4 в каждом эксперименте

Скачать (190KB)
Метаданные
3. Рис. 2. IL-6, продуцируемый микроглией, стимулирует развитие патогенетических моноцитов в ЦНС и продукцию IFNγ на пике ЕАЕ. а – Доля Ly6СhiMHCII+-клеток от CD45+CD11b+-клеток в ЦНС на пике EAE; б – абсолютное количество Ly6СhiMHCII+-клеток в ЦНС на пике EAE; в – доля IFNγ-продуцирующих клеток, рестимулированных ФMA/иономицином, от клеток CD4+TCRβ+ в ЦНС на пике EAE; г – доля FoxP3+ Treg от CD4+TCRβ+-клеток в ЦНС на пике EAE. Представлены объединенные (а, в и г) или репрезентативные данные (б) с числом мышей каждого генотипа n = 5–6. Данные представлены как среднее ± SEM. Использовали t-критерий Стьюдента или критерий Манна–Уитни; * p < 0,05; ** p < 0,01

Скачать (149KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Делеция гена, кодирующего IL-6 в микроглии, приводит к увеличению миграции Т-клеток и индукции GM-CSF-продуцирующих CD4+ Т-клеток в ЦНС. а – Процентное содержание ССR6+-клеток от CD4+TCRβ+-клеток в ЦНС на пике EAE. б – Доля GM-CSF-продуцирующих клеток, рестимулированных ФMA/иономицином, от CD4+TCRβ+-клеток в ЦНС на пике EAE. Представлены объединенные (а) или репрезентативные данные (б) с числом мышей каждого генотипа n = 5–6. Данные представлены как среднее ± SEM. Использовали t-критерий Стьюдента или критерий Манна–Уитни; * p < 0,05; *** p < 0,001; ns – недостоверные отличия

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. IL-6 из дендритных клеток стимулирует продукцию цитокинов CD4+ Т-клетками в периферических лимфоидных органах на пике ЕАЕ. а – Репрезентативные поточечные диаграммы (слева) и процентное содержание (справа) RORγt+ и FoxP3+ CD4+ Т-клеток, выделенных из лимфатических узлов мышей Il6fl/fl и Il6ΔDC на пике ЕАЕ. б–г – Процентное содержание IL-17A-, GM-CSF-, IFNγ-продуцирующих CD4+ Т-клеток, выделенных из селезенки и лимфатических узлов и рестимулированных ФМА/иономицином. Результаты представлены как среднее значение ± SEM и подтверждены в двух независимых экспериментах. Использовали t-критерий Стьюдента или критерий Манна–Уитни; * p < 0,05; *** p < 0,001; ns – недостоверные отличия

Скачать (308KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».