Дендритные клетки создают градиент концентрации хемокина CCL19, способствующий их миграции

Известно, что быстрые и скоординированные перемещения лейкоцитов во время иммунных реакций управляются градиентами хемокинов и других хемоаттрактантов, но точные механизмы регуляции этого пока изучены мало. В журнале Science Immunology опубликовано исследование, посвященное механизмам формирования и регуляции хемотаксических градиентов, за счет которых лейкоциты перемещаются по организму. Исследователи из Института науки и технологий Австрии обнаружили, что хемокиновый рецептор CCR7 участвует в формировании градиента хемокинов. При воздействии его лиганда CCL19 дендритные клетки поглощают CCR7 и CCL19, создавая пространственно-временное распределение хемокина. Таким образом, дендритные клетки могут создавать и регулировать хемотаксический градиент.

В качестве модели ученые хемотаксиса использовали дендритные клетки, помещенные в трехмерный коллагеновый гель, где они перемещались в присутствии хемокина CCL19 — лиганда для CCR7. Дендритные клетки передвигались на миллиметровые расстояния в течение нескольких часов, постоянно увеличивая скорость движения. При этом в среде с экспоненциальным градиентом концентрации CCL19, клетки мигрировали менее активно, чем в однородной концентрации или линейном градиенте хемокина. В среде без добавления CCL19 клетки практически не перемещались. Кроме того, клетки с нокаутом CCR7 также оставались на месте, даже после помещения их в среду с дендритными клетками дикого типа, что говорит об отсутствии альтернативного способа миграции, не зависящего от CCR7. Авторы пришли к выводу, что дендритные клетки создавали хемокиновый градиент с помощью рецептора CCR7, предположительно, за счет локальной инактивации хемокина.

Далее исследователи помещали дендритные клетки в коллагеновый гель с однородной концентрацией CCL19 и накладывали гель, не содержащий клетки, но содержащий различные концентрации CCL19. Клетки мигрировали в сторону геля, содержащего более высокую концентрацию хемокина, чем в исходной среде. При использовании меченого CCL19 ученые наблюдали накопление этого хемокина в эндосомальных структурах дендритных клеток, локализованных в основном на заднем относительно направления движения конце. Таким образом, дендритные клетки поглощали хемокин CCL19, создавая градиент концентрации и поддерживая собственную хемотаксическую миграцию.

Ранее было показано, что Lfc, фактор обмена гуаниновых нуклеотидов, располагается в той же области клетки, где накапливается интернализованный CCL19, и связан с транспортировкой везикул. Поэтому авторы проверили, участвует ли Lfc в эндоцитозе CCL19. Нокаут Lfc в дендритных клетках приводил снижению поглощения CCL19. Миграция нокаутных клеток в среде с градиентом концентрации хемокина не была нарушена, но в среде с равномерным распределением CCL19 она снижалась. Это подтверждает, что градиент CCL19 создается посредством эндоцитоза, опосредованного Lfc.

Регуляторный потенциал CCL19 авторы оценивали с помощью вилкообразного микрофлюидного устройства, в котором клетки могли попадать либо в закрытый канал, либо в канал, ведущий к резервуару. В таком устройстве была создана однородная концентрация CCL19. Дендритные клетки избирательно направлялись к резервуару, поскольку в закрытом канале истощался запас хемокинов, которые поглощались дендритными клетками, и не создавался градиент концентрации. Клетки с нокаутом рецептора CCR7 хаотично перемещались в оба канала.

Кроме регуляции собственной миграции, дендритные клетки оказались способны направлять миграцию Т-клеток. Градиент концентрации, создаваемый дендритными клетками, в большей степени способствовал миграции Т-лимфоцитов, чем искусственно созданный градиент концентрации CCL19.

Таким образом, хемокин CCL19, связываясь с рецептором CCR7 на дендритных клетках, способствует их хемотаксису, а также его регуляции и модуляции за счет эндоцитоза CCL19 и создания градиента концентрации самими клетками.