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非アレルギー性およびアレルギー性ドナーのヒト初代鼻上皮細胞の物理的および免疫学的バリアー
Physical and immunological barrier of human primary nasal epithelial cells from non-allergic and allergic donors.
PMID: 32180893 PMCID: PMC7063333. DOI: 10.1016/j.waojou.2020.100109.
抄録
上皮細胞由来のサイトカインミリュウは、アレルギー疾患の発症における「マスタースイッチ」として議論されてきた。アレルギー性炎症時の鼻上皮細胞における自然免疫応答の役割を理解するために、臨床的にも免疫学的にも特徴のある患者からヒト鼻上皮細胞を単離して培養するための、迅速かつ低侵襲な方法を作成し、確立した。非アトピー性ボランティアとアレルギー性鼻炎患者から採取したヒト鼻上皮細胞を、その増殖、バリアの完全性、パターン認識、受容体発現、アレルゲンに対する免疫応答、および病原体関連分子パターンの配列と炎症アソーム活性化因子について比較した。鼻スクレイピングからの細胞は、パンサイトケラチン、サイトケラチン-14、およびツブリンの染色により、鼻上皮細胞として明確に同定された。さらに、ムチン５ＡＣ染色は、ゴブレット細胞の存在を明らかにし、一方、タイトジャンクションタンパク質Ｃｌａｕｄｉｎ-１、ＯｃｃｃｌｕｄｉｎおよびＺＯ-１の染色は、細胞がタイトバリアを形成する能力を示した。アトピーのドナーの細胞は、非アトピーのドナーの細胞よりも成長が遅かった。すべての鼻上皮細胞はTLR1-6および9を発現していたが、TLR-9の発現はアレルギー性鼻炎（AR）ドナーの細胞では低かった。さらに、アレルギー性鼻炎ドナー由来の上皮細胞は、TLRリガンドによる刺激に対して異なるTLR発現パターンで反応した。TLR-3は、すべてのヒト鼻上皮細胞（HNECs）において、サイトカインおよびケモカイン分泌の最も強力なモジュレーターであった。IL-1β、CCL-5、IL-8、IL-18およびIL-33の分泌は、ARドナーのHNECでは、非アトピードナーの細胞と比較して高かった。これは、TLRリガンド（IL-18、IL-33、CCL-5、IL-8）、花粉水抽出物（IL-18、IL-33）、または炎症ソーム活性化剤ナイジェリシン（IL-1β）で刺激した場合と同様に、定常状態（IL-18、IL-33）でも観察された。結論として、ARドナーの鼻上皮細胞は、定常状態でもアレルゲン刺激に応答しても物理的バリア応答が変化していることがわかった。ARドナーの細胞は、ベースラインおよび刺激下でプロ炎症性サイトカインおよびIL-1ファミリーサイトカインの発現が増加しており、Th2に有利なマイクロミリュウに寄与している可能性が示唆された。
The epithelial cell-derived cytokine milieu has been discussed as a "master switch" in the development of allergic disease. To understand the role of innate immune response in nasal epithelial cells during allergic inflammation, we created and established a fast and minimally invasive method to isolate and culture human nasal epithelial cells from clinically and immunologically well characterized patients. Human nasal epithelial cells from non-atopic volunteers and from allergic rhinitis patients were compared in respect to their growth, barrier integrity, pattern recognition, receptor expression, and immune responses to allergens and an array of pathogen-associated molecular patterns and inflammasome activators. Cells from nasal scrapings were clearly identified as nasal epithelial cells by staining of pan-Cytokeratin, Cytokeratin-14 and Tubulin. Additionally, Mucin 5AC staining revealed the presence of goblet cells, while staining of tight-junction protein Claudin-1, Occludin and ZO-1 showed the ability of the cells to form a tight barrier. Cells of atopic donors grew slower than cells of non-atopic donors. All nasal epithelial cells expressed TLR1-6 and 9, yet the expression of TLR-9 was lower in cells from allergic rhinitis (AR) donors. Additionally, epithelial cells from AR donors responded with a different TLR expression pattern to stimulation with TLR ligands. TLR-3 was the most potent modulator of cytokine and chemokine secretion in all human nasal epithelial cells (HNECs). The secretion of IL-1β, CCL-5, IL-8, IL-18 and IL-33 was elevated in HNECs of AR donors as compared to cells of non-atopic donors. This was observed in the steady-state (IL-18, IL-33) as well as under stimulation with TLR ligands (IL-18, IL-33, CCL-5, IL-8), aqueous pollen extracts (IL-18, IL-33), or the inflammasome activator Nigericin (IL-1β). In conclusion, nasal epithelial cells of AR donors show altered physical barrier responses in steady-state and in response to allergen stimulation. Cells of AR donors show increased expression of pro-inflammatory and IL-1 family cytokines at baseline and under stimulation, which could contribute to a micromilieu which is favorable for Th2.
© 2020 The Author(s).