Commensal Microflora and Pathways to Activation of NK Cells in the Healthy Intestine
Commensal micro-organisms, jotka kolonisoivat sekä ohutsuolen että paksusuolen, ovat kriittisessä asemassa suolen normaalin toiminnan kannalta (Artis, 2008; Guarner ja Malagelada, 2003). Commensal-mikrobien valtava taakka aiheuttaa kuitenkin myös huomattavan stimuloivan haasteen synnynnäiselle immuunijärjestelmälle, mikä voi vaikuttaa NK-solujen toimintaan suolistossa. Commensal-bakteerit voivat mahdollisesti aktivoida iNK:ta suolen epiteelisolujen TLR-aktivaation sivuvaikutuksena tai suolen dendriittisolujen kypsymisen kautta, jotka ottavat näytteen luminaalisista mikrobeista laajentamalla soluprosesseja epiteelisolujen välisten liitosten kautta.
Suoliston epiteelisolut ilmentävät Tollin kaltaisia reseptoreita (Toll-like receptors, TLR), jotka voivat aktivoitua niihin assosioituneiden lähibakteerien molekyylimalleilla, jotka välittävät signaaleja, jotka johtavat epiteelisolujen aktivoitumiseen (Rakoff-Nahoum ym, 2004). TLR-välitteinen suolen epiteelisolujen aktivaatio johtaa kemokiinien, kuten IP-10:n, tuotantoon, mikä voi edistää CXCR3+ NK-solujen siirtymistä kohti epiteeliä (Lan ym., 2005). Suoliston epiteelisolut tuottavat myös IL-15:tä vuorovaikutuksessa TLR-ligandien kanssa (Zhou ym., 2007).
Ihmisillä suoliston lamina propria -kehässä on erilaisia dendriittisten solujen osajoukkoja, jotka kypsyessään tuottavat tekijöitä, joilla on potentiaalia aktivoida NK-soluja, mukaan lukien IL-12. (Bell ym., 2001; Hart ym., 2004, 2005). Useissa tutkimuksissa on mallinnettu ihmisen perifeerisen veren NK-solujen stimulaation vaikutusta reaktiona tavallisiin bakteereihin. Laktobasillit, joita esiintyy ohutsuolen ja paksusuolen normaalissa kotoperäisessä mikrofloorassa, voivat siirtyä suoliston epiteelin läpi, mutta ne eivät tavallisesti liity sairauspatologiaan. Laktobasillit indusoivat voimakkaasti IL-12:n tuotantoa perifeerisen veren mononukleaarisoluissa, ja näiden vasteiden suuruus vaihtelee selvästi kantojen välillä (Hessle ym., 1999). Lactobacillus paracasei indusoi voimakkaammin IL-12:ta kuin L. rhamnosus ja L. plantarum. Ihmisen ja hiiren dendriittisten solujen kypsyminen Lactobacilli-kantojen läsnäollessa lisää niiden kykyä indusoida Th-1- ja T-säätelytyyppisiä vasteita (Fink ym., 2007a,b). L. acidophilus indusoi voimakkaan DC-välitteisen NK-solujen aktivaation indusoimalla CD69-, CD25- ja HLA-DR- ja NKp44-ekspressiota sekä IFN-γ-tuotantoa autologisissa perifeerisen veren NK-soluissa. Mielenkiintoista on, että muut Lactobacilli- ja kommensaalikannat ovat vähemmän voimakkaita NK-solujen aktivaation aiheuttajia ja alentavat L. acidophiluksen indusoimaa IFN-γ-tuotantoa (Fink ym., 2007a,b). IL-10:n tuotannon vasteena TLR-ligandeille, kuten E. coli LPS:lle, tiedetään tasapainottavan IL-12:sta riippuvaista NK-soluaktivaatiota (Goodier ja Londei, 2000). Kannan vaihtelu IL-10:n induktiossa ihmisperäisten patogeenien vaikutuksesta voisi selittää tämän alaspäin säätelevän vaikutuksen ja tarjota mekanismin, jolla voidaan rajoittaa NK-solujen avoimia vasteita ihmisperäisiin patogeeneihin (Hessle ym.),
Muramyylidippeptidi, gramnegatiivinen ja grampositiivinen bakteereista peräisin oleva patogeeniin liittyvä molekyylimalli (PAMP, pathogen associated molecular pattern), tunnistetaan nukleaarisella oligomerisaatiodomeenilla 2 (Nod2, nuclear oligomerization domain 2), joka ilmentyy suoliston epiteelisoluissa ja jonka mRNA:ta löytyy sekä dendriittisoluista että monosyyteistä (Athie-Morales ym., 2008). Veren NK-soluja ja nod2:ta ilmentäviä NK-solulinjoja voidaan aktivoida muramyylidipeptidillä interferoni-alfan läsnäollessa CD69-ekspression indusoimiseksi ja yhdistettynä IL-12:een IFN-γ:n tuottamiseksi (Athie-Morales et al., 2008).
PAMP:t, mukaan lukien zymosan, LPS ja resiquimod, indusoivat IL-23:n tuotantoa ihmisen monosyyteistä, mikä puolestaan aktivoi IL-22:n ja muita epiteelin kasvuun liittyviä molekyylejä tonsillaaristen NKp44+NK-22-solujen soluista (Cella ym., 2009). Samankaltaiset toiminnot suolistossa saattavat integroida suoliston epiteelin suojakapasiteettia ja regeneraatiota ja korjausta. IL-23 stimuloi nielurisojen NKp44+ NK-22-soluja ja indusoi myös IL-10:n tuotantoa epiteelisolulinjoissa, mikä viittaa lisämekanismiin, jolla rajoitetaan kommensaalisten tai patogeenisten mikrobien aiheuttamaa tulehdusvasteiden avointa aktivoitumista (Cella ym., 2009). Sukusoluvapailla laboratoriohiirillä suolen lamina propria NK1.1int NKp46+ RORγt hi -solujen esiintymistiheys on vähentynyt, ja näiden solujen konstitutiivinen tai IL-23:n indusoima IL-22:n mRNA:n ja proteiinin ilmentyminen on käytännöllisesti katsoen loppunut (Sanos ym., 2009; Satoh-Takayama ym., 2008). Konstitutiivinen IL-22:n mRNA häviää myös RORγt-puutteisten hiirten NK1.1int NKp46+CD127+-soluista, mikä osoittaa, että vierasperäiset mikrobit todellakin edistävät regeneratiivisia reittejä NKp46+RORγt+-soluista riippuvaisen mekanismin kautta (Satoh-Takayama ym., 2008). Suoliston NK-solut, erityisesti ne, jotka sijaitsevat ohutsuolen ja paksusuolen lamina propria-alueella, voivat näin ollen toimia kriittisenä linkkinä tavallisten patogeenien synnynnäisen tunnistamisen ja suoliston epiteelin rutiininomaisen ylläpidon välillä.
Vaurioihin liittyvien molekyylimallien (DAMP), kuten high mobility group box 1:n, hepariinisulfaatin ja hyaluronaanin, vapautuminen loukkaantuneesta tai tulehtuneesta suolen epiteelistä ja siihen liittyvästä solunulkoisesta matriisista infektiosta tai fyysisestä traumasta paranemisreaktion aikana voi myös vaikuttaa suolen NK-solujen alaryhmien aktivoitumiseen ja erilaistumiseen, ja sitä on syytä tutkia tarkemmin (Lotze ym., s. 1), 2007).