- Tytuł:
- Badania mechanizmów regulujących polaryzację makrofagów ryb
- Autorzy:
- Maciuszek, Magdalena
- Współwytwórcy:
- Chadzińska, Magdalena
- Opis:
-
Macrophages are one of the most important cells involved in the initiation and regulation of the immune response and are the most heterogeneous population of leukocytes. Macrophages are involved in the innate response through the ability to phagocytosis, production of nitric oxide, oxygen free radicals and chemotaxis. Moreover, they are capable of secreting both pro- and anti-inflammatory cytokines, what is related to their ability to polarize. Macrophages can show M1 (classically polarized proinflammatory macrophages) and M2 (alternatively polarized anti-inflammatory macrophages, involved in tissue regeneration) polarization. They are also an important bridge between the innate response and the acquired response because they are antigen presenting cells interacting with lymphocytes. The aim of the present study was to investigate the effect of lipopolysaccharide (LPS), cytokines (interferon gamma (IFN-$\gamma$2) and interleukin 4/13B (IL-4/13B)), steroid hormones (cortisol and 17$\beta$-estradiol (E2)), as well as pro-estrogenic endocrine disrupting compounds (EDC) - 17$\alpha$-ethinylestradiol (EE2) and 4-tert-octylphenol (4-tert-OP) on macrophage activity/polarization and on the course of inflammatory reaction in common carp (Cyprinus carpio L.). Carp macrophages are able to polarize towards pro-inflammatory M1 cells after stimulation with LPS and rcIFN-$\gamma$2+LPS. These cells demonstrate increased expression of proinflammatory mediators (inos, il-1$\beta$, il-12p35, cxcb1-2, cxcl8_l1) and the elevated production of nitric oxide. While stimulation of IL-4/13B causes an alternative (M2) macrophage polarization, which is associated with increased expression of arginase 2 and anti-inflammatory il-10. In turn, in vitro treatment of macrophages with cortisol causes repolarization of M1 macrophages and a reduction in the LPS-stimulated expression of inflammatory mediators. In contrast, in vivo the restraint stress does not affect the expression of the M1 polarization markers but increases the expression of the M2 polarization markers. It was also observed that the intracellular conversion of cortisol regulating IL-10 production is an important mechanism involved in the polarization of carp monocytes/macrophages. It has also been observed that in vitro treatment of carp macrophages with E2 reverses the effects of LPS stimulation and downregulates both the expression of markers of M1 and M2 polarization. On the other hand, in vivo feeding of fish with an E2-enriched diet increases the expression of anti-inflammatory mediators and reduces the inflammation caused by the intraperitoneal administration of Aeromonas salmonicida. Moreover, it was found that in carp macrophages high concentrations of EE2 and 4-tert-OP inhibit in vitro the cellular response by reducing the expression of its key genes (il-12p35, cxcb2, and ifn-$\gamma$2). Similar results were obtained in vivo in fish fed with food enriched with EE2 or 4-tert-OP, during Aeromonas salmonicida-induced peritonitis. In fish fed both with EE2 and 4-tert-OP the cellular response associated with Th1 lymphocytes was impaired by lowering the expression of ifn-$\gamma$2, il-12p35. In contrast, fish fed with EE2 showed dysregulation of the immune response and in consequence extension and exacerbation of bacterial infection. Summarizing, in the present dissertation it has been shown that cytokines, steroid hormones, and pro-estrogenic EDCs regulate the polarization/activity of carp monocytes/macrophages and this phenomenon depends on the concentration of these factors and their duration of action. Besides, it has been observed that during cytokine-induced classical and alternative polarization, macrophages alter the metabolism of intracellular cortisol which regulates IL-10 production through intracrinic interaction with glucocorticoid receptors. The results of the present work confirm the existence of evolutionarily conserved interactions between the endocrine and immune system. We suspect that such interactions are the important element in the regulation of the inflammatory response, allowing effective elimination of the pathogen and limiting damage to the host's tissues. It also seems that proestrogenic EDCs, through estrogen receptors present on/in macrophages, disturb the immune response. This information is extremely important in the context of increasing water pollution with this type of substances.
Makrofagi są jednymi z najważniejszych komórek uczestniczących w inicjacji i regulacji odpowiedzi immunologicznej, a ponadto są najbardziej heterogenną populacją leukocytów. Makrofagi są komórkami uczestniczącymi w odpowiedzi wrodzonej, co związane jest z ich zdolnością do fagocytozy, produkcji tlenku azotu, wolnych rodników tlenowych oraz do chemotaksji. Ponadto są zdolne do sekrecji zarówno cytokin pro- jak i przeciwzapalnych, co związane jest z ich zdolnością do polaryzacji. Makrofagi są zdolne do polaryzacji w kierunku M1 (klasycznie spolaryzowane makrofagi prozapalne) oraz M2 (alternatywnie spolaryzowane makrofagi przeciwzapalne, uczestniczące w regeneracji tkanek). Makrofagi są również ważnym pomostem łączącym odpowiedź wrodzoną z odpowiedzią nabytą, ponieważ są komórkami prezentującymi antygen limfocytom. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu lipopolisacharydu (LPS), cytokin (interferonu gamma (IFN-$\gamma$2) i interleukiny 4/13B (IL-4/13B)), hormonów steroidowych (kortyzolu oraz 17$\beta$-estradiolu (E2)), a także proestrogennych związków endokrynnie czynnych (EDC, ang. endocrine disruptors compounds) - 17$\alpha$-etynyloestradiolu (EE2) i 4-tertoktylofenolu (4-tert-OP) na aktywność/polaryzację makrofagów i przebieg reakcji zapalnej u karpia (Cyprinus carpio L.). Wykazano, że po stymulacji LPS oraz rcIFN-$\gamma$2+LPS makrofagi karpia są zdolne do polaryzacji w kierunku prozapalnych komórek M1. Komórki te wykazują zwiększoną ekspresję mediatorów prozapalnych (inos, il-1$\beta$, il-12p35, cxcb1-2, cxcl8_l1) oraz produkują tlenek azotu. Z kolei stymulacja IL-4/13B powoduje alternatywną (M2) polaryzację makrofagów, co związane jest ze zwiększoną ekspresją arginazy 2 i przeciwzapalnej il-10. Z kolei potraktowanie makrofagów w warunkach in vitro kortyzolem powoduje repolaryzację makrofagów M1 i obniżenie stymulowanej LPS ekspresji mediatorów zapalenia. Natomiast w warunkach in vivo stres unieruchomienia nie wpływa na ekspresję markerów polaryzacji M1, ale zwiększa ekspresję markerów polaryzacji M2. Zaobserwowano również, że ważnym mechanizmem uczestniczącym w polaryzacji monocytów/makrofagów karpia są wewnątrzkomórkowe przemiany kortyzolu i zależna od nich produkcja IL-10. Stwierdzono także, że potraktowanie makrofagów karpia in vitro E2 odwraca działanie LPS, obniżając zarówno ekspresję markerów polaryzacji M1 jak i M2. Natomiast w warunkach in vivo, karmienie ryb dietą wzbogaconą w E2 powoduje zwiększenie ekspresji mediatorów przeciwzapalnych, a w konsekwencji ograniczenie stanu zapalnego wywołanego dootrzewnowym podaniem bakterii Aeromonas salmonicida. Z kolei potraktowanie in vitro makrofagów EE2 lub 4-tert-OP w wysokiej dawce hamuje odpowiedź komórkową poprzez obniżenie ekspresji genów z nią związanych (il-12p35, cxcb2, ifn-$\gamma$2). Także w warunkach in vivo u ryb karmionych zarówno EE2 jak i 4-tert-OP wykazano upośledzenie odpowiedzi komórkowej związanej z limfocytami Th1, co manifestowało się obniżeniem ekspresji ifn-$\gamma$2 i il-12p35. Natomiast u ryb karmionych EE2 zaobserwowano zaburzenia reakcji odpornościowej prowadzące do wydłużenia i zaostrzenia przebiegu infekcji bakteryjnej. Podsumowując w obecnej pracy doktorskiej wykazano, że zarówno cytokiny, hormony steroidowe i proestrogenne EDC regulują polaryzację/aktywność monocytów/makrofagów karpia, a zjawisko to jest zależne od stężenia tych czynników oraz czasu ich działania. Ponadto zaobserwowano, że w przypadku wywołanej cytokinami polaryzacji klasycznej i alternatywnej, makrofagi zmieniają metabolizm wewnątrzkomórkowego kortyzolu, który za pośrednictwem intrakrynnej interakcji z receptorami dla glikokortykoidów reguluje produkcję IL-10. Wyniki obecnej pracy potwierdzają więc istnienie ewolucyjnie konserwatywnych interakcji pomiędzy układami hormonalnym i odpornościowym. Przypuszczamy, że tego typu interakcje są ważnym elementem regulacji reakcji zapalnej, pozwalającym na efektywną eliminacje patogenu i ograniczającym uszkodzenie własnych tkanek gospodarza. Wydaje się również, że proestrogenne EDC, za pośrednictwem obecnych na/w makrofagach receptorów estrogenowych zaburzają przebieg reakcji odpornościowej. Jest to informacja niezwykle ważna w kontekście wzrastającego zanieczyszczenia wód tego typu substancjami. - Dostawca treści:
- Repozytorium Uniwersytetu Jagiellońskiego
Książka