Sentinelle Nascoste: Scoperta una Nuova Popolazione di Cellule Immunitarie nei Vasi Polmonari!

Ciao a tutti! Oggi voglio raccontarvi una storia affascinante che arriva direttamente dal mondo della ricerca immunologica, una scoperta che ci ha lasciati a bocca aperta e che apre nuove prospettive sulla difesa del nostro corpo, in particolare dei nostri polmoni. Immaginate i polmoni non solo come organi per respirare, ma come un campo di battaglia incredibilmente complesso dove le nostre cellule immunitarie combattono costantemente contro invasori come batteri e virus.

Sappiamo da tempo che molte di queste cellule “soldato”, chiamate cellule immunitarie residenti nei tessuti, come le cellule linfoidi innate (ILC), vivono stabilmente nel “parenchima”, cioè nel tessuto funzionale degli organi, pronte a intervenire. Ma se vi dicessi che abbiamo trovato una popolazione speciale di queste cellule che ha scelto una residenza decisamente insolita?

Una Scoperta Inaspettata: Le ILC3 Vascolari (vILC3)

Utilizzando tecniche sofisticate come la marcatura intravascolare (iniettando un anticorpo fluorescente direttamente nei vasi sanguigni per vedere quali cellule si “accendono”), esperimenti di parabiosi (collegando chirurgicamente la circolazione di due topi per vedere se le cellule migrano) e l’imaging 3D ad alta risoluzione, abbiamo identificato una popolazione di cellule linfoidi innate di gruppo 3 (ILC3) che, udite udite, risiede stabilmente all’interno dello spazio intravascolare dei vasi sanguigni dei polmoni nei topi! Le abbiamo chiamate vILC3 (vasculature-resident ILC3).

Questa è stata una vera sorpresa! Mentre le cellule T CD4+, ad esempio, si trovavano in gran parte nei vasi ma erano chiaramente circolanti (come dimostrato dalla parabiosi), e le ILC2 erano decisamente fuori dai vasi (extravascolari), una frazione significativa di ILC3 (circa il 32% in media) risultava marcata dall’anticorpo intravascolare. Ma attenzione, non erano semplicemente di passaggio nel sangue: erano quasi introvabili nel sangue periferico e rimanevano lì anche dopo aver “lavato” i vasi polmonari (perfusione). Questo ci ha detto che sono cellule aderenti all’endotelio vascolare, le pareti interne dei vasi, piuttosto che cellule circolanti. L’esperimento di parabiosi ha confermato: né le vILC3 né le loro “cugine” residenti nel tessuto (che abbiamo chiamato tILC3) si scambiavano tra i topi collegati, nemmeno dopo stimolazione con citochine infiammatorie come IL-1β e IL-23. Sono quindi residenti a tutti gli effetti, ognuna nel proprio “quartiere”.

Abbiamo anche visto che queste vILC3 compaiono presto nella vita del topo, già a tre settimane, e la loro proporzione aumenta con l’età, stabilizzandosi nell’adulto, suggerendo che si auto-mantengono localmente senza bisogno di continui rinforzi dalla circolazione.

Dove Vivono Esattamente Queste Sentinelle?

Grazie a una tecnica di imaging chiamata Ce3D (clearing-enhanced 3D imaging), che rende il tessuto trasparente e permette di vedere in profondità, abbiamo potuto mappare la loro posizione precisa. È stato incredibile! Le vILC3 (identificate come cellule GFP+ CD3- ivCD45+) erano distribuite in modo ampio e diffuso, proprio nei letti capillari degli alveoli, le piccole sacche d’aria dove avviene lo scambio gassoso. Praticamente, sono in prima linea, dove i patogeni inalati potrebbero entrare nel tessuto polmonare.

Al contrario, le tILC3 (GFP+ CD3- ivCD45-) erano raggruppate in cluster linfoidi, spesso vicino alle vene più grandi (marcate da αSMA). L’analisi delle distanze ha confermato: le tILC3 sono aggregate e vicine alle grandi vene, mentre le vILC3 sono sparse tra i capillari vicino alle vie aeree. Due popolazioni della stessa “famiglia”, ma con indirizzi e probabilmente ruoli molto diversi!

Identikit delle vILC3: Chi Sono e Cosa le Rende Speciali?

Per essere sicuri della loro identità, abbiamo usato topi geneticamente modificati privi di varie cellule immunitarie. Le vILC3 (e le tILC3) erano assenti nei topi privi del fattore di trascrizione RORγt (Rorc-/-), che è essenziale per lo sviluppo delle ILC3, ma erano presenti (anzi, aumentate nei topi Rag1-/- privi di linfociti T e B, forse per minore competizione per fattori di crescita come IL-7) in topi senza cellule T, cellule B o ILC2. Questo conferma la loro appartenenza alla famiglia ILC3.

Analizzando i loro marcatori di superficie e, soprattutto, il loro profilo di espressione genica (RNA-sequencing), abbiamo scoperto delle differenze interessanti rispetto alle tILC3. Le vILC3 esprimono alti livelli di:

• Chemochine come CCL4, CCL5 e CCL6, molecole che richiamano altre cellule immunitarie.
• Molecole di adesione come ICAM1, ITGB2, ITGB7, che probabilmente le aiutano a rimanere “agganciate” ai vasi.
• Recettori importanti come S1PR1 (per la sfingosina 1-fosfato, un segnale di sopravvivenza e traffico cellulare) e recettori per segnali Notch (Notch1, Notch2), forse cruciali per la loro nicchia vascolare.
• Fattori di trascrizione come Tbx21, Stat3, Stat4 e il recettore Nr4a1, associato a funzioni di sorveglianza.
• Esprimono anche IL-22 a livelli più alti delle tILC3 a riposo.

Le tILC3, invece, esprimevano geni come Igfbp6 e Igfbp7 (legati al fattore di crescita IGF-1, importante per lo sviluppo delle ILC3 neonatali) e Lta/Ltb (linfotossine α e β), suggerendo un ruolo simile a quello delle cellule LTi (Lymphoid Tissue inducer) nella formazione di strutture linfoidi.

Pronte all’Azione: Risposta all’Infiammazione e all’Infezione

Le ILC3 sono note per rispondere rapidamente a segnali di allarme come le citochine IL-1β e IL-23. Stimolando i topi con queste citochine, abbiamo visto che sia le vILC3 che le tILC3 aumentavano di numero. Ma c’era una differenza chiave: le vILC3 proliferavano molto di più (più cellule positive per Ki67, un marcatore di proliferazione) rispetto alle tILC3 nei primi giorni. Inoltre, dopo stimolazione ex vivo, le vILC3 producevano quantità molto maggiori di IL-17A, una citochina pro-infiammatoria importante contro i batteri, pur producendo livelli simili di IL-22 (importante per la riparazione tissutale).

Ma la prova del nove è arrivata con un modello di infezione polmonare reale, usando il batterio Pseudomonas aeruginosa, una causa comune di polmoniti, specialmente quelle ospedaliere. Anche qui, le vILC3 si sono dimostrate le più reattive: si espandevano più rapidamente delle tILC3 nei primi giorni cruciali dell’infezione. Analizzando il loro trascrittoma durante l’infezione, abbiamo avuto una conferma eclatante: le vILC3 producevano livelli altissimi di chemochine, in particolare CCL4 (nota anche come MIP-1β), ma anche CCL5, CCL3, CCL6 e CCL9. L’analisi bioinformatica ha suggerito che le vILC3 fossero particolarmente attive nelle vie di segnalazione legate alla migrazione cellulare e alla risposta all’IL-17.

Il Ruolo Chiave di CCL4: Chiamare i Rinforzi (Neutrofili)

CCL4 è una chemochina potente, capace di richiamare diverse cellule immunitarie, tra cui i neutrofili, i “primi soccorritori” fondamentali per combattere le infezioni batteriche come quella da P. aeruginosa. Ci siamo chiesti: è proprio la CCL4 prodotta dalle vILC3 a fare la differenza?

Per scoprirlo, abbiamo usato anticorpi neutralizzanti per bloccare la funzione di CCL4 nei topi infetti, concentrandoci sulle prime fasi dell’infezione. I risultati sono stati netti:

• Nei topi normali (C57BL/6) e, in modo ancora più chiaro, nei topi Rag1-/- (che hanno più ILC3 e mancano di cellule T e B adattative, semplificando l’interpretazione), il blocco di CCL4 portava a una perdita di peso maggiore e a un recupero più lento.
• Al contrario, nei topi Rorc-/- (privi di ILC3 e cellule Th17), il blocco di CCL4 non aveva effetti significativi sulla perdita di peso, indicando che le cellule RORγt+ (probabilmente le vILC3 in questo contesto) erano la fonte importante di CCL4 protettiva.
• Analizzando le cellule nei polmoni, abbiamo visto che il blocco di CCL4 nei topi Rag1-/- riduceva significativamente il numero di neutrofili reclutati nel polmone a 72 ore dall’infezione, senza influenzare macrofagi o cellule NK. Questo non accadeva nei topi Rorc-/-.
• Esperimenti in vitro hanno confermato che CCL4 può attrarre direttamente i neutrofili (chemotassi) e che le vILC3 isolate da topi infetti potevano indurre la migrazione dei neutrofili, effetto che veniva annullato bloccando CCL4.
• Infine, la conseguenza funzionale: i topi Rag1-/- trattati con anti-CCL4 avevano una carica batterica più alta nei polmoni, un maggior danno tissutale (valutato con istologia e punteggio di danno polmonare) e una peggiore funzionalità polmonare (misurata come compliance polmonare con il sistema flexiVent).

Cosa Significa Tutto Questo?

Questa scoperta è entusiasmante perché ci rivela che lo spazio intravascolare dei polmoni non è solo un’autostrada per le cellule circolanti, ma una vera e propria nicchia di residenza per una popolazione specializzata di ILC3. Queste vILC3 sono posizionate strategicamente nei capillari alveolari, all’interfaccia tra il sistema circolatorio e l’ambiente esterno (l’aria che respiriamo). Agiscono come sentinelle, pronte a percepire l’invasione batterica e a rispondere rapidamente producendo chemochine come CCL4. Questa produzione di CCL4 è cruciale nelle primissime fasi dell’infezione per richiamare i neutrofili dal sangue e “arrestarli” nei polmoni infetti, dando il via a una difesa efficace.

Ci sono ancora tante domande aperte: come si sviluppano esattamente le vILC3? Quali segnali specifici nella nicchia vascolare (forse S1P o Notch?) le mantengono lì? Possono “pattugliare” i capillari come fanno certi monociti? C’è un passaggio tra vILC3 e tILC3? E, ovviamente, esistono cellule simili nell’uomo e che ruolo giocano nelle infezioni polmonari umane, nell’invecchiamento o in malattie come la fibrosi cistica, dove la risposta neutrofila è spesso disregolata?

Quello che è certo è che abbiamo scoperto un nuovo attore sulla scena immunitaria polmonare, una popolazione cellulare nascosta nei vasi sanguigni con un ruolo fondamentale nella difesa precoce. È un altro tassello che ci aiuta a capire la complessità e l’eleganza del nostro sistema immunitario!

Fonte: Springer