Microflora commensale e vie di attivazione delle cellule NK nell’intestino sano
I microorganismi commensali, che colonizzano sia l’intestino tenue che quello crasso, sono fondamentali per la normale funzione intestinale (Artis, 2008; Guarner e Malagelada, 2003). Tuttavia, l’enorme carico di microbi commensali presenta anche una notevole sfida stimolatoria per il sistema immunitario innato, che può avere un impatto sulla funzione delle cellule NK nell’intestino. I batteri commensali hanno il potenziale di attivare iNK come effetto secondario dell’attivazione TLR sulle cellule epiteliali intestinali o attraverso la maturazione delle cellule dendritiche intestinali, che campionano i microbi luminali estendendo i processi cellulari attraverso le giunzioni tra le cellule epiteliali.
Le cellule epiteliali intestinali esprimono recettori Toll-like (TLR), che possono essere attivati da modelli molecolari da batteri commensali associati, trasducendo segnali con conseguente attivazione delle cellule epiteliali (Rakoff-Nahoum et al., 2004). L’attivazione delle cellule epiteliali intestinali mediata da TLR porta alla produzione di chemochine, tra cui IP-10, che può promuovere la migrazione delle cellule NK CXCR3+ verso l’epitelio (Lan et al., 2005). IL-15 è prodotta anche dalle cellule epiteliali intestinali dopo l’interazione con i ligandi TLR (Zhou et al., 2007).
Nella lamina propria dell’intestino risiedono diversi sottoinsiemi di cellule dendritiche che, dopo la maturazione, producono fattori con il potenziale di attivare le cellule NK, tra cui IL-12. (Bell et al., 2001; Hart et al., 2004, 2005). Diversi studi hanno modellato l’impatto della stimolazione delle cellule NK del sangue periferico umano in risposta ai batteri commensali. I lattobacilli, che sono presenti nella normale microflora indigena dell’intestino tenue e crasso, possono trasmigrare attraverso l’epitelio intestinale, ma non sono normalmente associati alla patologia. I lattobacilli sono potenti induttori della produzione di IL-12 da parte delle cellule mononucleate del sangue periferico, con una variazione del ceppo evidente nella grandezza di queste risposte (Hessle et al., 1999). Lactobacillus paracasei è più potente nell’induzione di IL-12 rispetto a L. rhamnosus e L. plantarum. La maturazione di cellule dendritiche umane e murine in presenza di ceppi di lattobacilli aumenta la loro capacità di indurre risposte Th-1 e T di tipo regolatorio (Fink et al., 2007a,b). L. acidophilus induce una potente attivazione delle cellule NK mediata dalle DC, inducendo l’espressione di CD69, CD25, HLA-DR e NKp44 e la produzione di IFN-γ nelle cellule NK del sangue periferico autologo. È interessante notare che altri lattobacilli e ceppi commensali sono induttori meno potenti dell’attivazione delle cellule NK e down-regolano la produzione di IFN-γ indotta da L. acidophilus (Fink et al., 2007a,b). La produzione di IL-10 in risposta ai TLR-ligandi, incluso E. coli LPS, è nota per controbilanciare l’attivazione delle cellule NK dipendente da IL-12 (Goodier e Londei, 2000). La variazione del ceppo nell’induzione di IL-10 da patogeni commensali potrebbe spiegare questo effetto down-regulating e fornire un meccanismo per limitare le risposte manifeste delle cellule NK ai patogeni commensali (Hessle et al.,
Muramyl dipeptide, un pattern molecolare associato al patogeno (PAMP) di derivazione batterica gram negativa e gram positiva, è riconosciuto dal dominio di oligomerizzazione nucleare 2 (Nod2) espresso nelle cellule epiteliali intestinali e il cui mRNA si trova sia nelle cellule dendritiche che nei monociti (Athie-Morales et al., 2008). Le cellule NK del sangue e le linee di cellule NK che esprimono nod2 possono essere attivate dal muramil dipeptide in presenza di interferone alfa per l’induzione dell’espressione di CD69 e combinate con IL-12 per la produzione di IFN-γ (Athie-Morales et al, 2008).
PAMPs tra cui zymosan, LPS e resiquimod inducono la produzione di IL-23 dai monociti umani, che a sua volta, attiva IL-22 e altre molecole associate alla crescita epiteliale dalle cellule NKp44+NK-22 tonsillari (Cella et al., 2009). Funzioni simili nell’intestino possono integrare la capacità protettiva dei batteri commensali e la rigenerazione e riparazione dell’epitelio intestinale. IL-23 stimola le cellule NKp44+ NK-22 tonsillari e induce anche la produzione di IL-10 da parte delle linee cellulari epiteliali, indicando un ulteriore meccanismo di limitazione dell’attivazione manifesta delle risposte infiammatorie da parte di microbi commensali o patogeni (Cella et al., 2009). Nei topi da laboratorio privi di germi, la frequenza delle cellule della lamina propria intestinale NK1.1int NKp46+ RORγt hi è diminuita e l’espressione costitutiva o IL-23-indotta di IL-22 mRNA e proteina da queste cellule è praticamente abolita (Sanos et al., 2009; Satoh-Takayama et al., 2008). L’mRNA costitutivo di IL-22 è abolito anche nelle cellule NK1.1int NKp46+CD127+ di topi carenti di RORγt, indicando che i microbi commensali contribuiscono effettivamente alle vie rigenerative attraverso un meccanismo dipendente dalle cellule NKp46+RORγt+ (Satoh-Takayama et al., 2008). Le cellule NK intestinali, in particolare quelle situate nella lamina propria del piccolo e grande intestino, possono quindi fornire un collegamento critico tra il riconoscimento innato dei patogeni commensali e la manutenzione ordinaria dell’epitelio intestinale.
Il rilascio di modelli molecolari associati al danno (DAMPs), tra cui high mobility group box 1, eparina solfato e ialuronano, dall’epitelio intestinale ferito o infiammato e dalla matrice extracellulare associata durante la risposta di guarigione all’infezione o al trauma fisico può anche avere un impatto sull’attivazione e la differenziazione dei sottoinsiemi di cellule NK intestinali e merita ulteriori indagini (Lotze et al, 2007).